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UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL
APLICATIVO COMPUTACIONAL PARA SIMULAÇÃO DA OBTENÇÃO DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
CESAR RICARDO CÂMARA DA SILVA
BLUMENAU
2006
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CESAR RICARDO CÂMARA DA SILVA
APLICATIVO COMPUTACIONAL PARA
SIMULAÇÃO DA OBTENÇÃO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental do Centro de Ciências Técnológicas da Universidade Regional de Blumenau, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Ambiental
Prof. Dr.Adriano Péres - Orientador
BLUMENAU
2006
APLICATIVO COMPUTACIONAL PARA SIMULAÇÃO DA OBTENÇÃO DE
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA
Por
CESAR RICARDO CÂMARA DA SILVA
Dissertação aprovada para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Ambiental, pela banca examinadora formada por:
BLUMENAU, 25 DE SETEMBRO DE 2006.
Presidente: ________________________________________________ Prof. Dr. Adriano Péres – Orientador
Membro Interno: ________________________________________________ Prof. Dra. Elisete Ternes Pereira
Membro Externo: ________________________________________________
Prof. Dr. Arlan Luiz Bettiol
_________________________________________ Coordenador do MEA: Prof. Dr. Adilson Pinheiro
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a meu pai Carlos César Câmara da Silva pela sua coragem, exemplo de postura e força inabalável na gloriosa luta pela vida. Continuamos todos orgulhosos de ti no enfrentamento desta intempérie que certamente passará.
AGRADECIMENTOS
A Deus, agradeço pela capacidade que me concedeu e pela possibilidade de ter tido
prazer com meu trabalho, pois estas, oportunizaram que o mesmo chegasse a um resultado
significativo.
A meus pais, Carlos César Câmara da Silva e Marli Santos Câmara da Silva, pela
educação que me deram, pelo apoio nos momentos difíceis e pelo IMPAGÁVEL serviço
prestado durante toda minha existência.
A minha esposa, Sabrina Pruner Câmara da Silva, pela compreensão, apoio e carinho
nos momentos difíceis desta e de outras caminhadas.
A meus irmãos, Márlya Santos Câmara da Silva e Cristian Câmara da Silva, pelo
carinho, respeito, amor e afeto recíprocos.
Ao Prof. Dr. Adriano Péres pela orientação, amizade e compreensão na elaboração
desta dissertação de mestrado.
Ao Prof. Dr. Eduardo Deschamps pela co-orientação e pelas sempre coerentes
sugestões para esta dissertação de mestrado.
Ao analista de sistemas Alexandro Deschamps, sócio gerente da Ápice engenharia de
software Ltda, pelas brilhantes contribuições junto aos algoritmos computacionais.
Ao grupo de pesquisa SELMAG, especialmente na pessoa da profa. Elisete Ternes
Pereira, pela possibilidade de troca de experiências durante a oportunidade de atuar nos seus
projetos nos últimos três anos, desenvolvendo ainda mais minhas habilidades profissionais.
Ao Centro de Ciências Tecnológicas e ao Departamento de Engenharia Elétrica e
Telecomunicações, respectivamente representados por Profa. Griseldes Fredel Boos e por
Prof. Ricardo de Carvalho, pela compreensão de todos que consideraram a responsabilidade
que carrego comigo quando assumo alguma atividade. Que eu possa lhes compensar no futuro
os momentos que eventualmente possa ter lhes faltado quando assumi este compromisso.
A empresa Tecelagem Santo Antônio Ltda, na pessoa de seu gerente, Vladmir Pruner,
pela possibilidade de fazer experiências práticas em suas instalações e pelo incentivo.
Aos novos amigos feitos durante este estudo, colegas do mestrado de Engenharia
Ambiental da FURB, pela cumplicidade, companheirismo e disponibilidade.
Aos colegas de trabalho Ederson Perich, Felipe Knaesel Koch e João Carlos Chiare Jr.
pelos momentos de incentivo, por me escutarem mesmo sem interesse no assunto, apenas para
manterem meu nível de empolgação nos bons momentos deste trabalho.
Aos Coordenadores do curso de mestrado em Engenharia Ambiental, Prof. Dr.
Adilson Pinheiro e Prof. Dr. Marcos Rivail da Silva.
A Solange Coutinho e André, sempre eficientes, claros e precisos a frente da secretaria
do Mestrado de Engenharia Ambiental.
Aos demais amigos que tenham contribuído direta ou indiretamente, ainda que nos
momentos de lazer, para com minha pessoa e a conseqüente realização deste trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ....................................................................................................................... 9 LISTA DE SÍMBOLOS.......................................................................................................................................................10 LISTA DE FIGURAS ..........................................................................................................................................................11 LISTA DE TABELAS .........................................................................................................................................................12 LISTA DE EQUAÇÕES .....................................................................................................................................................13 LISTA DE ANEXOS ............................................................................................................................................................14 RESUMO ................................................................................................................................................................................15 ABSTRACT............................................................................................................................................................................16 1. INTRODUÇÃO ..........................................................................................................................................................17
1.1. PROBLEMA DE PESQUISA ..........................................................................................................................20 1.2. PERGUNTAS DE PESQUISA ........................................................................................................................20 1.3. PRESSUPOSTOS...............................................................................................................................................21 1.4. OBJETIVOS........................................................................................................................................................22
1.4.1. Geral ................................................................................................................................................................22 1.4.2. Específicos......................................................................................................................................................22
1.5. JUSTIFICATIVA / RELEVÂNCIA ...............................................................................................................23 1.5.1. Relevância prática .........................................................................................................................................23 1.5.2. Relevância Teórica ........................................................................................................................................24
2. METODOLOGIA ......................................................................................................................................................24 2.1. PROCEDIMENTO .............................................................................................................................................24 2.2. AMOSTRAGEM ................................................................................................................................................26 2.3. TÉCNICA DE COLETA DE DADOS ...........................................................................................................27 2.4. TABULAÇÃO DOS DADOS..........................................................................................................................29 2.5. LIMITAÇÕES DA PESQUISA .......................................................................................................................31
3. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E MEIO AMBIENTE.....................................................................................32 3.1. MEIO AMBIENTE............................................................................................................................................32 3.2. A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA......................................................................................................................35 3.3. QUESTÃO AMBIENTAL................................................................................................................................36 3.4. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ...................................................................................................36
3.4.1. Conservação de energia elétrica..................................................................................................................40 3.4.2. Gerenciamento pelo lado da demanda (GLD)..........................................................................................42 3.4.3. Novos usos e melhoria da eficiência energética.......................................................................................43 3.4.4. Políticas tarifárias ..........................................................................................................................................44 3.4.5. Geração pelos consumidores .......................................................................................................................45 3.4.6. Gerenciamento de carga, tarifação e fornecimento de energia elétrica................................................45 3.4.7. O gerenciamento do fator de carga.............................................................................................................48 3.4.8. O gerenciamento do fator de potência .......................................................................................................48
3.5. CONCLUSÕES DO CAPÍTULO ....................................................................................................................50 4. O APLICATIVO COMPUTACIONAL ..............................................................................................................51
4.1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................................51 4.2. O APLICATIVO.................................................................................................................................................52
4.2.1. Fatura de Energia Simulada.........................................................................................................................55 4.2.2. Fatura de Substituições .................................................................................................................................57 4.2.3. Curva de carga ...............................................................................................................................................59 4.2.4. Análise econômica ........................................................................................................................................60 4.2.5. Telas do Aplicativo .......................................................................................................................................61
4.3. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO.......................................................................................................................78 4.4. PROJEÇÃO DE RESULTADOS ....................................................................................................................83 4.5. CONCLUSÕES DO CAPÍTULO ....................................................................................................................86
5. COCLUSÕES GERAIS ............................................................................................................................................87 6. RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...............................................................................90 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................................................................91 APÊNDICES ..........................................................................................................................................................................95 ANEXOS ...............................................................................................................................................................................101
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica art. – artigo CELESC – Centrais Elétricas de Santa Catarina S/A CICE – Comissão Interna de Conservação de Energia Elétrica CNPJ – Cadastro Nacional das Pessoas Jurídicas CODI - Comitê de Distribuição de Energia Elétrica CPF – Cadastro Nacional das Pessoas Físicas Dmax – Demanda máxima Dmin – Demanda mínima EIA – Estudo de Impacto Ambiental ELETROBRÁS – Centrais Elétricas Brasileiras ESCO – Energy Services Company FC – Fator de carga FP – Fator de potência FURB – Universidade Regional de Blumenau GLD – Gerenciamento pelo Lado da Demanda ICMS – Imposto Sobre Circulação de Mercadorias e Serviços MAE – Mercado Atacadista de Energia Elétrica PCH – Pequena Central Hidrelétrica PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia PROINFA – Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de energia elétrica RAM - Random Access Memory (ou Memória de Acesso Aleatório ) RIMA – Relatório de Impacto Ambiental VARIMOT – Variador Mecânico de Velocidade em Motores
LISTA DE SÍMBOLOS
kVA – quiloVolt-Ampere kVAr – quiloVolt-Ampere reativo kW – quiloWatt kWh – quiloWatt-hora h – hora no – número § – parágrafo % – percentual + – soma ? – somatório - – subtração tg – tangente V – Volt
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI 6938-81 (ELABORAÇÃO DO AUTOR).................34 FIGURA 2 – BANCO DE DADOS DE AMOSTRAS DO SISTEMA ....................................................................52 FIGURA 3 – BANCO DE DADOS DO SISTEMA ......................................................................................................53 FIGURA 4 – ILUSTRAÇÃO DA MONTAGEM DA EMPRESA E CADASTRO DE SETORES ...............54 FIGURA 5 – SUBSTITUIÇÃO DE EQUIPAMENTOS NOS SETORES ............................................................54 FIGURA 6 – FLUXOGRAMA DA FORMAÇÃO DA FATURA DE ENERGIA SIMULADA .....................55 FONTE: DESENVOLVIDO PELO PRÓPRIO AUTOR..........................................................................................55 FIGURA 7 – DETALHAMENTO DA FUNÇÃO TOTALIZAR ............................................................................56 FONTE: DESENVOLVIDO PELO PRÓPRIO AUTOR..........................................................................................56 FIGURA 8 – FUNÇÃO TOTALIZAR SUBSTITUIÇÕES .......................................................................................58 FONTE: DESENVOLVIDO PELO PRÓPRIO AUTOR..........................................................................................58 FIGURA 9 – FLUXOGRAMA DA MONTAGEM DO GRÁFICO DA CURVA DE CARGA ......................59 FIGURA 10 – FLUXOGRAMA DA ANÁLISE ECONÔMICA .............................................................................60 FIGURA 11 - TELA PRINCIPAL DO APLICATIVO ..............................................................................................61 FIGURA 12 - TELA DO CADASTRO DE EQUIPAMENTOS – GUIA DADOS..............................................62 FIGURA 13 - TELA DO CADASTRO DE EQUIPAMENTOS – GUIA AMOSTRAGEM............................63 FIGURA 14 – TELA DE SELEÇÃO DO ARQUIVO DE DADOS DA AMOSTRA.........................................64 FIGURA 15 – TELA DE CADASTRO DA EMPRESA – GUIA DADOS ............................................................66 FIGURA 16 – TELA DO CADASTRO DE EMPRESAS – GUIA SETORES ....................................................67 FIGURA 17 – TELA DO CAD. DE EMPR. – GUIA SETORES – GUIA EQUIP. DO SETOR....................68 FIGURA 18 – TELA DO CADASTRO DE TARIFAS...............................................................................................70 FIGURA 19 - TELA DE TOTALIZAÇÃO DO PERÍODO......................................................................................71 FIGURA 20 - TELA DE TOTALIZAÇÃO DO PERÍODO APÓS CÁLCULO EFETUADO........................72 FIGURA 21 - TELA DO RELATÓRIO DA FATURA DE ENERGIA SIMULADA .......................................73 FIGURA 22 - TELA DO CADASTRO DE SUBSTITUIÇÕES ...............................................................................74 FIGURA 23 - TELA COM O RELATÓRIO DA SIMULAÇÃO DE SUSTITUIÇÃO.....................................76 FIGURA 24 – TELA DE ABORDAGEM ECONÔMICA DA SUBSTITUIÇÃO EM QUESTÃO ...............77 FIGURA 25 – TELA DE MENSAGEM DE JURO ACIMA DA ECONOMIA MENSAL..............................77 FIGURA 26 – ABORDAGEM ECONÔMICA DA SUSBTIT. DA ILUMINAÇÃO EMPRESA 1. ..............84 FIGURA 27 – ABORDAGEM ECONÔMICA DA SUSBTIT. DA ILUMINAÇÃO EMPRESA 2. ..............84
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – ARQUIVO DE DADOS (AMOSTRA DE 24H) .................................................................................28
TABELA 2 – TIPOS DE USINAS GERADORAS DE ENERGIA ELÉTRICA.................................................38
TABELA 3 – EMPREEND. DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL EM OPERAÇÃO.......................38
TABELA 4 – EMPREEND. DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL EM CONSTRUÇÃO.................38
TABELA 5 – EMPREEND. DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL OUTORGADOS ........................39
TABELA 6 – RESULTADOS DAS AÇÕES DO PROCEL NO PERÍODO DE 1994 / 2003..........................41
TABELA 7 – DADOS ARQUIVO .CSV.........................................................................................................................65
TABELA 8 – LEVANTAMENTO DE CARGA DA EMPRESA 1 ........................................................................78
TABELA 9 – FATURAMENTO CELESC 10/2003 X SIMULAÇÃO ...................................................................79
TABELA 10 – SIMULAÇÃO COM SUBSTITUIÇÕES DOS EQUIPAMENTOS ...........................................80
TABELA 11 – FATURA X SIMULAÇÃO EM 2005 JÁ COM ALTERAÇÕES IMPLEMENTADAS. .....81
TABELA 12 – LEVANTAMENTO DE CARGA DA EMPRESA 2 ......................................................................82
TABELA 13 – FATURA DE ENERGIA X SIMULAÇÃO .......................................................................................82
TABELA 14 – EQUIPAMENTOS PARA S UBSTITUIÇÃO ...................................................................................83
LISTA DE EQUAÇÕES
FATOR DE CARGA (FC) – PARA CARGAS LINEARES .....................................................................................48 FATOR DE POTÊNCIA (FP) ...........................................................................................................................................48
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 1– TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC- SEM IMPOSTOS...........................................101 ANEXO 2 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC- SEM IMPOSTOS .........................................102 ANEXO 3 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC - SERVIÇOS ....................................................103 ANEXO 4 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC (PIS / COFINS)...............................................104 ANEXO 5 – MODELO DE RELATÓRIO DE FATURA DE ENERGIA DO SISTEMA .............................105
RESUMO
A energia elétrica, assim como as outras formas de energia, não pode ser criada nem
destruída, apenas transformada. Ainda se utilizam muitos métodos ineficientes de
transformação de energia elétrica. Estes métodos desperdiçam parte da energia que se
pretende utilizar, essa parte desperdiçada acaba não aproveitada. É fato que sempre se perde
energia em uma transformação, porém nos dias atuais percebe-se que produzir novamente a
energia desperdiçada pode representar um custo maior do que o de conservar o potencial já
disponível. Além disso, à preservação do meio ambiente não é mais somente uma bandeira
ideológica, virou necessidade, pois a humanidade tem percebido cada vez mais o custo de
uma degradação desordenada e insustentável através das alterações climáticas, da extinção de
espécies, da qualidade d’água, etc.
Este trabalho apresenta um aplicativo computacional que auxilia o usuário a verificar a
existência de vantagens em substituição de equipamento elétrico pouco eficiente por
equipamento eficiente. O aplicativo computacional ajuda a conhecer melhor a instalação
industrial e a simular novas situações e tarifas de energia. Esta ferramenta, foi desenvolvida
com o intuito de gerar mais confiança àqueles que pretendem implementar uma mudança no
maquinário da empresa e têm dúvidas a respeito do resultado desta mudança em termos de
custo com energia elétrica.
O trabalho contribui ambientalmente uma vez que incentiva a redução do consumo de
energia elétrica. A conservação da energia elétrica por sua vez, evita a necessidade de ampliar
a oferta de energia elétrica e as conseqüentes degradações ambientais associadas ao aumento
desta oferta.
ABSTRACT
The electric energy, as any other kinds of energy, can’t be created or destroyed, just
transformed. There are a lot of not efficient methods to transform the electric energy that is
still in use. These methods degrade part of the energy to be used, and this part ends not used
to advantage. It is fact that we will always be losing energy in a transformation. However, in
the current days, we perceive that to produce the energy wasted can represent a bigger cost
than to conserve the available potentia l already produced. Moreover, the the preservation of
the environment is not just an ideological flag, it is a necessity by the time humanity is feeling
the cost of a disordered and unsustainable degradation of nature through the climatic changes,
the kinds extinction, the quality of water, etc.
This work presents a software that assists the user to verify advantages in less efficient
electric equipment substitution. This research helps the user of the software to be familiar
with better its industrial ins tallation and to simulate new situations of charges and fees of
energy. This tool was developed with the idea to generate more confidence for those whose
will to implement changes in the industrial charges expecting electric efficiency. This works
gives its social and environment contribution because it stimulates the investments in
reduction of electric energy consumption avoiding the necessity to increment the offer of
energy and its consequent environment degradation.
17
1. INTRODUÇÃO
Todo ser vivo em sua luta pela sobrevivência gera certo impacto ambiental. O ser
humano em busca de desenvolvimento e aumento de conforto tem acelerado o processo de
degradação. Muitas comunidades tem crescido desordenadamente aumentando ainda mais o
problema.
Os principais aspectos que causam a degradação ambiental são a busca por fontes
energéticas, busca por novas fronteiras agrícolas e a ocupação desordenada do solo, entre
outros. Nesta busca desenfreada o ser humano, na maioria das vezes, provoca degradação
intensa do meio ambiente, preocupando-se muito tempo depois com os efeitos causados.
Deveria, pelo contrário, prever todo o dano ambiental que uma exploração pudesse causar
antes de iniciá- la. Agindo assim, daria uma forte contribuição à manutenção da existência das
espécies e da própria viabilidade de manutenção do planeta. Felizmente, muitas sociedades
estão agindo dessa maneira, entretanto muitos países ainda não dão, ao problema, a devida
atenção que merece.
Precisa-se encontrar uma forma de usar os recursos naturais e dar- lhes tempo para se
renovarem. Os países desenvo lvidos são exemplos do sempre crescente aumento do uso de
energia pelo homem. Por esse motivo, precisa-se gastar menos energia para se fazer a mesma
atividade, ou seja, precisa-se aumentar a eficiência dos sistemas.
Nos dias de hoje, o cenário mundial para a oferta de energia elétrica aponta para
dificuldades cada vez maiores em atendimento à demanda e consumo. Dificuldades
ambientais e econômicas tornam o produto energia elétrica cada dia mais valioso. Essa
tendência da valorização da energia elétrica aponta por sua vez para a necessidade de usá- la
mais racionalmente não só pela questão ambiental, mas também pela questão econômica,
buscando sempre executar a mesma tarefa com menor dispêndio de energia. A redução do
consumo de energia, além de ser uma ação ambiental de preservação do meio natural, uma
vez que representa a redução da necessidade de ampliação da oferta, também proporciona
retorno financeiro para as empresas. Este atrativo pode ser um diferencial importante na
tomada de decisão em investir ou não em uma melhora do sistema.
A necessidade de buscar alternativas de energia menos degradantes ao ambiente e ao
mesmo tempo mais baratas, nem sempre são possíveis, o que dificulta a implantação de novas
alternativas ambientalmente melhores, pois o universo de empresas interessadas e capazes de
investir somente pelo beneficio ambiental não parece abrangente.
18
Sabe-se que toda a nova geração de energia elétrica gera impacto ambiental. A única
forma de se gerar energia elétrica sem produzir impacto algum é usar melhor o que já está
disponível, usar melhor o que já produziu sua parcela de degradação na natureza e,
conseqüentemente, atender a mais necessidades humanas sem incrementar a degradação
ambiental.
A conservação de energia elétrica é tida, pelo PROCEL, como uma “geração virtual”
de energia e será apresentada no decorrer do trabalho sob um aspecto mais completo, onde
será apresentado o baixo custo social dos governos com programas de incentivo ao combate
do desperdício em detrimento a instalação de novas usinas.
Sob o enfoque de conservar energia elétrica através de seu uso racional, este trabalho
apresenta um aplicativo computacional desenvolvido para auxiliar a tomada de decisão nas
questões que envolvem substituição de equipamentos antigos e pouco eficientes
energeticamente, por equipamentos mais modernos e mais eficientes. Esta pesquisa trabalha
com os conceitos gerais de faturamento da energia elétrica, pois procura através das
oportunidades financeiras incentivar a conservação de energia elétrica. O aplicativo
desenvolvido, busca simular uma mudança complexa nos equipamentos de uma empresa e
apresentar os novos prováveis valores para a fatura de energia elétrica para o caso de
implementação de possíveis modificações ou substituições de equipamentos.
A ferramenta computacional, traz mais segurança para a implementação de
modificações nos equipamentos capazes de manterem ou aumentarem a produtividade e
reduzirem o custo com energia elétrica. Sob o aspecto econômico este trabalho simula o
retorno de investimento, uma vez que coleta as informações de custo para cada substituição de
equipamento cadastrada na simulação, projeta o tempo de retorno dada uma taxa fixa de
remuneração do capital investido.
O impacto ambiental proveniente do uso inadequado de energia elétrica é menos
comovente que outros tipos de degradação, uma vez que, muito comumente, gera seus
impactos as vezes a centenas ou milhares de quilômetros de onde está sendo feito o
desperdício. Além disso, para se compreender corretamente é necessário ter-se conhecimento
técnico, pois a primeira vista um equipamento em funcionameto normal pode parecer bastante
produtivo e eficiente, quando na verdade pode ser uma fonte de desperdício, ou seja, a perda
de energia elétrica não simples ser detectada como uma vazamento de água em uma
tubulação, requer experiência profissional. Por este motivo, há a necessidade de averiguar
com rapidez os casos de uso inadequado de energia elétrica que ainda possam retornar
19
financeiramente pela redução do gasto com a mesma e orientar estas pessoas para a lacuna
administrativa de redução de custos que o empresário não vislumbrou até então. As demais
implementações de medidas de conservação de energia elétrica que não retornem
financeiramente em tempo hábil para chamá-las de economicamente viáveis seriam melhor
implantadas com políticas públicas de incentivo.
No Brasil, o fornecimento de energia elétrica passou a ser assunto popular, devido
principalmente aos surtos de racionamento e previsões nada otimistas quanto à capacidade de
o sistema elétrico suportar o crescimento da demanda dos próximos anos (Bagatolli, 2005).
As consequências deste problema serão notadas nas próximas décadas, pois o país está se
mobilizando para o aumento na geração de energia elétrica. Este aumento, traz pontos
favoráveis e desfavoráveis em termos de degradação ambiental. Os pontos desfavoráveis são a
utilização mais acentuada de fontes poluidoras, tais como: Usinas termoelétricas a diesel,
carvão mineral, óleo combustível e gás natural. Como pontos favoráveis pode-se citar o
grande incentivo pelo uso de fontes renováveis, tais como: biomassa, biodiesel, geração
eólica, fotovoltáica e toda a gama de fontes alternativas. Estes aspectos demonstram a grande
viabilidade de estudos no campo da conservação de energia, pois possibilita o retardo na
velocidade de implantação de novas instalações geradoras. Este tempo que se ganha pode ser
utilizado para estudos mais viáveis e de menor impacto possível. É nessa linha de pensamento
que se propõe este trabalho.
20
1.1. PROBLEMA DE PESQUISA
“Através do somatório da contribuição de cada carga em uma empresa, pode-se
simular computacionalmente a substituição de alguns equipamentos por outros mais eficientes
e contribuir para apontar às empresas lacunas no uso racional de energia elétrica?”
1.2. PERGUNTAS DE PESQUISA
1) “Existem sugestões para investigação das oportunidades mais relevantes de
economia de energia elétrica na indústria?”
2) “Como pode-se verificar a melhor opção contratual para a compra de energia
elétrica em uma empresa?”
3) “Quais cuidados devem ser tomados no critério de escolha de algum novo
equipamento?”
4) “Como deve-se amostrar o consumo de um equipamento a fim de representá- lo
numa simulação de fatura de energia elétrica?”
5) “Haverá possibilidade de que alguma amostra de consumo de energia de algum
equipamento não seja representativa? Porque?
6) “Como simular uma fatura de energia elétrica através do conhecimento de amostras
de 24h para cada equipamento?
7) “Pode-se simular qualquer equipamento e qualquer indústria o sistema proposto?”
8) “Como simular a substituição de equipamentos antigos por equipamentos novos,
gerando uma nova fatura de energia comparativa?”
21
1.3. PRESSUPOSTOS
São cinco os pressupostos relacionados a esta pesquisa, descritos a seguir.
a) É possível, simular computacionalmente a substituição de cargas menos eficientes
por cargas mais eficientes, verificando o impacto gerado por um investimento em conservação
de energia e também indicando o retorno de investimento para a possível alteração. Sem a
criação de um aplicativo computacional específico para esse fim, este tipo de trabalho pode
levar muito tempo e pode ser impreciso.
b) Acredita-se que um estudo das características de compra da energia elétrica
(tarifas), além de proporcionar benefícios financeiros, direciona seu uso na forma que mais
facilita seu fornecimento, consequentemente, contribui com a diminuição das cargas do
sistema nos horários de fornecimento mais oneroso.
c) Uma orientação sobre novos equipamentos contribuirá para que os erros do passado
não sejam repetidos no futuro e que seja levado em consideração os dados que serão
apresentados para a tomada de decisão. É comum, comprar-se um novo equipamento e
vender-se o equipamento velho para outra empresa de menor porte. A idéia é mostrar que se
pode herdar despesas extras junto com o novo investimento.
d) Por estar se desenvolvendo um aplicativo genérico para atender a muitos tipos de
simulação de cargas de empresas, é necessário padronizar o tamanho da amostra para que se
possa, com bastante fidelidade, representar o comportamento da carga ao longo do mês.
e) Para garantir uma demanda simulada aproximada à demanda medida pela
concessionária de energia, deve-se monitorar as amostras e comparar os resultados com a
fatura de energia.
22
1.4. OBJETIVOS
1.4.1. GERAL
Este trabalho busca a criação de um aplicativo computacional para facilitar os
estudos de conservação de energia e substituição de equipamentos antigos por equipamentos
mais modernos e mais eficientes energeticamente, a fim de identificar pontos de perdas
energéticas e seus respectivos custos na fatura de energia elétrica que possam custear a
referida substituição.
1.4.2. ESPECÍFICOS
- Criar uma base de dados com alguns dos equipamentos exemplo. Esta base poderá receber o
cadastro de qualquer outro equipamento e ser capaz de recompor as situações do dia a dia de
uma empresa.
- Montar a fatura de energia elétrica com a configuração que se deseja, em termos de
equipamentos e quantidades dos mesmos na planta fabril.
- Simular a substituição de um equipamento atualmente instalado na planta por outro e obter
os dados energéticos e as conseqüentes alterações no custo da fatura de energia elétrica.
- Simular o tempo de retorno do investimento, de acordo com a economia gerada mês a mês
em detrimento ao investimento efetuado, a recuperação da venda do equipamento antigo e a
taxa de remuneração do capital investido.
- Permitir alterações de horários de funcionamento de determinados setores da empresa, entre
outras ações, para a simulação do gerenciamento pelo lado da demanda e os conseqüentes
resultados na fatura de energia elétrica.
- Analisar a influência de cada setor na fatura de energia elétrica de forma individual com o
objetivo de conhecer melhor a instalação e seus custos, identificando o setor cujos custos
oneram mais o processo produtivo e consequentemente escolhendo o setor que representa
maior ônus à fatura de energia para investigação por lacunas na eficiência energética.
23
1.5. JUSTIFICATIVA / RELEVÂNCIA
1.5.1. RELEVÂNCIA PRÁTICA
Na última década, muitas indústrias não sobreviveram aos problemas econômicos
e fecharam suas portas, outras sobrevivem de forma prejudicada e sucateada. A redução da
capacidade de investimento destas empresas levou muitas a desconsiderar, durante este
período, qualquer tipo de investimento na planta fabril. Até porque, o custo de capital
apresentou-se muitas vezes maior do que o retorno com o investimento (juro alto).
Por outro lado, a energia elétrica também teve uma evolução de preço bastante
grande no Brasil e fez este insumo tornar-se bem mais representativo nos custos de produção
de qualquer empresa, principalmente às indústrias de transformação.
O aproveitamento do conteúdo desta pesquisa será prático aos usuários do
aplicativo computacional aqui concebido, pois, de posse de amostras de consumo de cada
equipamento da empresa, pode-se simular o comportamento da empresa inteira. Através do
uso das ferramentas aplicadas aqui, podem ser criadas bases de conhecimento sobre
equipamentos de qualquer segmento da indústria, desde que observada a repetibilidade diária
do comportamento da carga, facilitando assim outros estudos.
É extremamente complexo o cálculo e o levantamento das variáveis que levam ao
custo da fatura de energia, pois se faz necessário conhecer o comportamento individual ou
coletivo das cargas no mesmo período de medição e integralização feito pela concessionária.
Tão complexo que nem medindo separadamente garante-se que a demanda registrada pela
concessionária será a mesma registrada nesta medição, pois a base da contagem de tempo de
ambas as medições precisariam estar sincronizadas para este fim. Por este motivo os
medidores de energia oferecem uma saída, opto acoplada, para leitura sincronizada dos dados
entre outros. Através do conhecimento de uma amostra significativa de cada tipo de
equipamento ou de um setor da instalação pode-se, através do aplicativo, extrapolar os dados
e compor uma fatura de energia elétrica simulada sob o mesmo arranjo, arranjos diferentes ou
substituições de cargas. Este aplicativo é uma ferramenta ágil e precisa para simular várias
idéias para uma aplicação futura com mais segurança nos resultados.
Pode-se verificar o custo da mudança do enquadramento tarifário, podendo optar
por: Monômio, Convencional, Horo-Sazonal Verde e Horo-Sazonal Azul.
24
Pode-se realizar simulação de troca de horário de funcionamento de algum
equipamento na empresa para verificação imediata da curva de carga. Isso é útil ao
planejamento da evolução contratual da empresa visando o maior fator de carga possível.
1.5.2. RELEVÂNCIA TEÓRICA
A relevância teórica se define como um referencial bibliográfico para estudiosos e
pesquisadores de diversas áreas ligadas à engenharia, à economia, à administração e ao
desenvolvimento sustentável.
Além disso, esta pesquisa oferece pontos que podem ser aprofundados e desdobrados
em outros estudos, inclusive possibilitando o desenvolvimento de modelos teóricos,
matemáticos ou computacionais que se apliquem à gestão energética de indústrias.
2. METODOLOGIA
2.1. PROCEDIMENTO
O problema de pesquisa definido no item 1.1 delimita o objeto de estudo, sendo que as
hipóteses ou pressupostos que visam resolvê- lo (item 1.3) mostram alternativas para a solução
do problema e indicações de como funcionarão.
A resposta ao problema considera a elaboração da técnica de simulação dos dados e de
sua aplicação prática em algumas empresas justamente para validação das amostras coletadas.
Se as amostras coletadas representarem com fidelidade o comportamento daquela carga em
um mês inteiro, pode-se também simular novas situações. Porém, a análise desta proximidade
é empírica e cabe ao usuário verificar se seu afastamento da realidade na fatura não está
desviando os resultados finais na simulação das substituições. É muito importante, ter certeza
de que os equipamentos amostrados têm comportamento típico representado em 24 horas e
que isso será premissa para a aplicação deste método de simulação. A proximidade dos
resultados com a fatura de energia elétrica pode ser alterada por diversos fatores, entre eles,
um ponto fora da curva em um dia atípico da empresa, uma amostra atípica, um levantamento
de cargas equivocado. Estas situações sempre podem ocorrer em uma empresa de um mês
inteiro, caso não tenha ocorrido durante a amostragem, não aparece nos resultados da
simulação.
O primeiro pressuposto da pesquisa aplica-se dentro dos limites da análise científica
do método dedutivo, devido a comprovar a hipótese a partir de conhecimentos gerais e multi-
25
disciplinares já existentes. Conforme Lakatos (1988, pp. 88- 91) “toda a informação ou
conteúdo fatual da conclusão já estava, implicitamente, nas premissas”. Ou seja, está se
tentando recompor o todo somando as partes. O primeiro pressuposto foi testado através do
desenvolvimento de aplicativo computacional que organiza as amostras individuais de cada
equipamento típico da empresa integralizando os dados entre a data inicial e final desejada, o
resultado do resumo por sua vez, é testado através de comparação com a fatura de energia
elétrica. Faz-se, então, a substituição do equipamento por outro, tido como mais eficiente e
compara-se com o resultado anterior. As lacunas por eficiência energética podem ser
encontradas em diversas pesquisas (PROCEL[s.d.]) e simuladas para se verificar o tempo de
retorno do investimento necessário a implantação das alterações.
O segundo e terceiro pressupostos são apresentados através de pesquisa exploratória,
de caráter bibliográfico e documental. Segundo Gil (1987, pp.45-52), a pesquisa exploratória
de caráter documental tem como principal função explicitar conceitos sobre um determinado
problema e com isso ir aumentando ou aprimorando seu entendimento. Neste caso, o
conhecimento sobre tarifação de energia e seus custos envolvidos auxiliam a encontrar formas
de reduzir custo com energia elétrica.
O quarto pressuposto trata da padronização do tamanho da amostra, mas nem todas as
empresas usam necessariamente seus equipamentos da mesma forma. Assim, optou-se por
amostras de 24h justamente para dar versatilidade ao aplicativo e garantir a possibilidade de
fácil adaptação à particularizações. Uma amostra de 24h representa o funcionamento de um
equipamento ou setor da indústria em um dia inteiro, tendo grande probabilidade de ser
significativo quando extrapolado para 30 dias. Como exemplo, pode-se citar situações onde
alguns equipamentos podem ser desligados para horários de refeições dos funcionários e
outros não, por isso as 24h seriam repetitivas nas amostras. Outro exemplo é o cadastro da
carga no setor com marcação de horário de parada para as paradas semanais, estas podem ser
diferentes de empresa para empresa e de equipamento para equipamento.
O quinto pressuposto afirma que pode-se comparar os resultados de simulação com a
fatura real para verificar a veracidade dos dados obtidos. Caso a demanda e o consumo
simulados sejam diferentes da demanda e consumo medidos, deve-se procurar amostras não
representativas ou os horários de trabalho não condizentes com a prática para correção destes
pontos. Estes ajustes, poderão indicar características importantes para melhorar a
representatividade das amostras do simulador. Setores com cargas bem comportadas darão
resultados bastante satisfatórios, no entanto, setores com cargas muito variáveis podem gerar
26
dados não confiáveis. Uma forma de encontrar algum erro seria medir o setor inteiro e
comparar com o setor simulado. Fica claro que as amostras a serem coletadas pelo usuário do
aplicativo devem ser tão fiéis quanto possíveis com a realidade de dias típicos de
funcionamento dos equipamentos e que os resultados mais ou menos próximos a realidade
estão diretamente relacionados com o cuidado neste levantamento.
Todas as amostras coletadas devem ser classificadas de acordo com o tipo de
equipamento, data e hora da coleta e as características de parada do equipamento no processo
fabril. Isto serve para que o usuário possa julgar a possibilidade de utilizar esta amostra em
sua simulação.
2.2. AMOSTRAGEM
O planejamento antecipado das tomadas de campo (medições de energia ) leva à
redução da necessidade de re-trabalho para as amostras não representativas que possam ser
feitas.
O uso dos equipamentos industriais, em geral tem sua utilização variável ao longo do
dia, da semana e/ou do mês. Deve-se determinar o tamanho da menor amostra capaz de
representar o comportamento do equipamento ao longo do período da fatura de energia. Este
tamanho de amostra vai variar de equipamento para equipamento, dependendo do seu ciclo de
trabalho. O ciclo de trabalho do equipamento está relacionado com a sua função no processo
produtivo. Pode-se representar este equipamento com uma pequena amostra do uso da
energia, exemplo: 1 hora, ou até menos. Entretanto, isso pode levar à possibilidade de que
coincidentemente naquela hora o equipamento possa ter passado por um comportamento
anômalo, proporcionando uma medição imprecisa, isto inviabiliza a amostra devendo ser
descartada e medir novamente o uso da energia pelo equipamento. Com base nesta
constatação o risco deve ser evitado definindo o tamanho da amostra com mais segurança. O
aplicativo computacional, sempre utilizará 24h como dados de amostragem de um
equipamento, nos casos em que se optar por medir menos horas e/ou estimar a carga, deve-se
preencher às 24h da amostra, ainda que seja repetindo os valores medidos. Ou seja, para
cargas extremamente constantes, o usuário do aplicativo pode, por conta própria, repetir os
dados amostrados durante as 24 horas para completar uma medição de energia mais curta do
que este tempo.
27
Pode-se garantir uma melhor precisão, se a representação do comportamento
energético médio dos equipamentos for de um dia típico. Caso, numa coincidência às 24 horas
escolhidas não tiverem sido típicas, a metodologia para reconstrução da fatura de energia
elétrica indicará o erro da amostragem, apresentando o total da soma das partes afastado do
valor da fatura de energia. Assim sendo, pode-se partir para uma nova tomada de dados, a fim
de tornar a amostra do comportamento do equipamento mais precisa. Considera-se como um
afastamento aceitável até 10% de divergência entre os valores obtidos com a simulação e os
dados reais da fatura apresentada pela concessionária. Isto se deve a já mencionada
dificuldade de determinação da demanda com valores idênticos se integralizadas com
referenciais de tempo diferentes. Salienta-se que o próprio contrato de fornecimento de
energia elétrica prevê limites de tolerância para cobrança de ultrapassagem na demanda
contratada de 10%.
O trabalho de levantamento das amostras de campo foi realizado em empresas,
tratadas de forma anônima, a título de exemplo de aplicação.
2.3. TÉCNICA DE COLETA DE DADOS
A coleta de dados deve ser elaborada por setores da fábrica ou equipamentos
significativos onde se vislumbrarem possibilidades de redução de consumo. Setores em que
não se pretende verificar a possibilidade de substituição de equipamentos devem ser
amostrados de forma coletiva para aumentar a confiabilidade da amostra e reduzir o trabalho
do responsável pela análise. Para cargas mais bem comportadas pode-se estimar a curva de
carga diária em planilhas eletrônicas convencionais, prevendo as horas do dia em que o
equipamento estiver trabalhando, evitando medidas de campo desnecessárias. Os dados
coletados podem em alguns casos servir para utilização em análise de outras empresas que
utilizem o mesmo tipo de equipamento. Porém, nestes casos, deve-se estar atento a
equipamentos como compressores, cujo consumo muito dificilmente teria o perfil igual de
uma empresa para outra devido a características como, perdas de carga, vazamentos na rede,
entre outros. Em geral, um banco de dados com muitos equipamentos amostrados será útil
para facilmente compor uma fatura simulada de qualquer nova empresa que se pretenda
analisar.
28
As amostras de dados inseridas no banco de amostras do aplicativo desenvo lvido são
armazenadas em arquivos tipo “CSV” (comma separated values), podendo ser elaborados em
aplicativos de planilha eletrônica conforme mostrado na tabela 01.
O arquivo deve sempre iniciar aos quinze minutos do dia amostrado e seguir até a zero
hora do mesmo dia, com intervalo de integração de 15 minutos, como determina a resolução
456 da ANEEL.
A medição das grandezas elétricas de consumo e demanda, foram realizadas através de
equipamento de medição de energia elétrica da marca Embrasul, modelo RE2000. Quaisquer
equipamentos de medição de energia, que sejam capazes de exportar os valores dos registros
obtidos de demanda a cada 15 minutos conforme a tabela 01 podem ser utilizados.
Constou do banco de dados de tarifas de energia, a tarifa aplicada pela concessionária
de energia CELESC, visto que o âmbito do levantamento de cargas das empresas também se
deu na área de concessão desta concessionária de energia. Salientando que é facultado ao
usuário do aplicativo, atualizar ou cadastrar valores de outras concessionárias para que os
relatórios finais tenham valores atualizados com o preço de mercado da energia elétrica.
A Resolução 456 da ANEEL, foi fonte de consulta para o enquadramento do
consumidor nas diversas tarifas de energia disponíveis para contratação, permitindo também
uma análise neste aspecto.
TABELA 1 – ARQUIVO DE DADOS (AMOSTRA DE 24H)
00:15 1,41164 00:30 1,3838 00:45 1,57724 01:00 1,32944 01:15 1,6346
... ...
23:00 1,30552 23:15 1,94312 23:30 1,52656 23:45 1,3636 00:00 1,27424
29
A NBR 5410 ABNT, forneceu a forma de cálculo das grandezas e dimensionamentos
necessários às investigações da pesquisa.
2.4. TABULAÇÃO DOS DADOS
Na busca por respostas as perguntas propostas neste trabalho, a fatura de energia
elétrica da empresa é recomposta somando todos os resultados individuais das medições de
energia nos equipamentos com a preocupação temporal da utilização dos mesmos. Esta
preocupação temporal está relacionada com o fato de não ser correto somar a demanda de
cada equipamento para que o somatório destas determine a demanda da empresa, pois o
horário em que foi exigida a maior demanda importa ao cálculo. A recomposição da fatura
prevê horários de desligamento dos equipamentos. Estes horários de desligamento, podem ser
facilmente cadastrados pelos usuários do aplicativo, garantindo uma grande flexibilidade por
permitir diferentes paradas para cada tipo de equipamento.
O cadastro de substituições compõe uma base que informa qual equipamento será
substituído e as condições de parada durante esta substituição, esclarecidas mais a frente neste
trabalho. Utilizando o cadastro de substituições, os dados da fatura simulada para a
apresentação das questões de maior ou menor eficiência energética seguirão a mesma
formatação da fatura normal, porém durante a tabulação dos dados incluiu-se uma consulta a
tabela de substituições para verificar se, o equipamento ainda é utilizado. Caso o equipamento
tenha uma substituição cadastrada, este recebe as novas configurações na integralização da
fatura.
Estudos a respeito de equipamentos mais eficientes são fundamentais para a simulação
da substituição de cargas antigas por novas. Esta pesquisa considerou que, qualquer
alternativa energética onde a carga do equipamento a ser utilizado é conhecida pode ser
simulada. Quanto mais detalhado for o conhecimento, sobre a nova carga, mais precisa será a
resposta obtida. Foram desconsiderados neste trabalho quaisquer incrementos na produção
que os novos equipamentos possam produzir. Portanto, para tempos de retorno de
investimento negativos, deve-se verificar atentamente se o novo equipamento gera mais
produto final e se este volume irá compensar o aumento da fatura de energia elétrica.
Os dados da fatura de energia simulada são tabulados como explicado a seguir. Como
em uma grande tabela, vai-se cadastrando cada tipo de equipamento multiplicado pela
30
quantidade informada em cada setor, respeitadas as paradas cadastradas, data de início da
simulação, data de fim da simulação e valor da amostra repetido nos mesmos horários. A
dificuldade deste tipo de simulação é que não se pode somar a demanda de cada equipamento
e obter resumos individuais referentes a contribuição máxima de cada carga, pois esta
contribuição será máxima em um horário e a contribuição de outro equipamento, muito
provavelmente, será máxima em outro horário. O resumo final que leva a fatura de energia é o
somatório das cargas que, teoricamente estariam trabalhando juntas naqueles horários. Com
essas informações tem-se a curva de carga simulada e através dela determina-se as grandezas
elétricas necessárias ao faturamento.
O resultado financeiro da economia energética, por sua vez, é confrontado com os
custos de implantação do novo equipamento e determinado seu tempo de retorno. O tempo de
retorno é calculado através do método “payback descontado” que prevê a aplicação de uma
taxa financeira ao capital investido, conforme Camargo (1998, pp.61-65). Apresenta-se então
em quantos meses há o retorno do investimento realizado dada a economia mensal estimada
em simulação. Para este cálculo consideram-se a soma de todos os custos das substituições
cadastradas subtraindo-se o somatório de todos os valores de revenda dos equipamentos
retirados, descontando-se mensalmente o juro determinado. Caso o juro sobre o capital
investido supere o valor economizado mensalmente, o sistema retorna uma mensagem
informando que não haverá retorno financeiro para o investimento realizado.
Os custos de implantação são informados pelo usuário através de estimativas de
mercado considerando 100% do valor do equipamento a ser substituído. Além disso, é
solicitado no cadastro de substituições o valor da revenda do equipamento retirado da
empresa, pois muitos equipamentos substituídos podem ser vendidos para amortização do
investimento.
31
2.5. LIMITAÇÕES DA PESQUISA
As limitações desta aplicação estão normalmente vinculadas ao tamanho das amostras
de 24h. Para cargas que não tenham repetibilidade dentro das 24h exigidas para cada amostra
de equipamento, o sistema não contempla simulação. Pode-se aplicar uma amostra com a
média de uma semana, ou seja, compõe-se as 24 horas tirando a média de uma amostragem de
uma semana, porém os valores tenderão a se afastar bastante da realidade no que se refere a
demanda na ponta e fora da ponta para efeito de custo da fa tura.
Trata-se de um aplicativo que junta as amostras do banco de dados na configuração de
quantidade, tipos de parada e setor onde foi utilizado. Para garantir o resultado aproximado
com a fatura de energia elétrica depende fortemente da qualidade das amostras cadastradas e
do levantamento de carga da empresa.
Não foi desenvolvida nenhuma interface de auxílio à criação de amostras por
estimativa, considerou-se as estimativas eventuais e fáceis de serem geradas em aplicativos do
tipo planilha eletrônica geradas.
32
3. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E MEIO AMBIENTE
3.1. MEIO AMBIENTE
A reunião de Estocolmo de 1972 configurou-se como um divisor de águas nas
questões pertinentes às intervenções humanas no meio ambiente. Não bastava mais a busca
por crescimento econômico acelerado, precisava-se de uma forma de fazê- lo com
sustentabilidade.
Segundo Goldemberg (1998), a maior parte dos problemas ambientais está
relacionada com a geração de energia. Neste momento, quando se fala em geração de energia,
não se está falando só de energia elétrica e sim de todo e qualquer processo de transformação
que, realizado pelo trabalho, gera benefício ao homem.
De acordo com as primeira e segunda leis da termodinâmica, energia não pode ser
criada nem destruída, apenas transformada e o calor flui sempre do corpo mais quente para o
corpo mais frio. Essas leis indicam que, ao converter a energia com a intenção de aproveitá-
la, transforma-se a mesma para um estado mais dissociado, onde tem-se mais dificuldade de
aproveitá-la novamente. Ao aumentar o grau de entropia da matéria, degrada-se o meio
ambiente.
Segundo Theis (1996), toda a energia do planeta provém do sol, menos os
recursos não renováveis como os combustíveis fósseis que originaram de fotossíntese ocorrida
a vários milhões de anos. Está matematicamente comprovado pela segunda lei da
termodinâmica que toda transformação de energia acarreta em perda durante o processo. As
grandes transformações de energia acarretam em grande perda e consequentemente geração
de resíduos, o que tem afetado o equilíbrio do planeta pela alteração climática e
favorecimento ou não das espécies.
Segundo Jannuzzi e Swisher (2000) as questões ambientais eram no passado
consideradas acessórias ou secundárias, a não ser se os impactos pudessem comprometer o
desenvolvimento. Recentemente, estas questões estão visivelmente declaradas nos grandes
centros econômicos, pois a qualidade de vida das pessoas vem sendo alterada, potencialmente
comprometendo o desenvolvimento. Se as emissões globais de carbono forem reduzidas em
60% ou mais, pode-se estabilizar as concentrações de gases estufa na atmosfera. Somente em
geração termelétrica concentram-se 30% das emissões globais de CO2 para a atmosfera.
33
O impacto ambiental de um empreendimento de geração de energia elétrica
sempre ocorrerá, porém tem-se que estudá- lo com muito critério, pois os parâmetros que o
envolvem são sistêmicos, se relacionam com tudo a seu redor e são muito difíceis de serem
considerados na totalidade.
No Brasil vários empreendimentos de geração de energia elétrica estão a espera de
liberação em relação aos estudos de impacto ambiental. Isso é reflexo da complexidade do
tema e da rígida legislação brasileira que para obras desta natureza é bastante avançada.
O estabelecimento de critérios e exigências de EIA/RIMA para empreendimentos
elétricos de acordo com o tipo é estabelecido pela Resolução CONAMA Nº 006/1987 -
"Dispõe sobre o licenciamento ambiental de obras do setor de geração de energia elétrica" -
Data da legislação: 16/09/1987 - Publicação DOU: 22/10/1987.
Tanto no Brasil como em países do primeiro mundo controlar o nível de poluição é
uma tarefa árdua, o uso crescente de tecnologia e acordos internacionais são uma saída
mitigadora da degradação ambiental. A principal questão a ser respondida é como evitar que
países em desenvolvimento utilizem tecnologias baratas, pouco eficientes ou poluidoras, tal
qual alguns países desenvolvidos já o fizeram?
As normalizações internacionais que estabelecem parâmetros sobre os métodos
produtivos de uma cadeia de produção pode ser uma alternativa para gradativamente forçar
que as empresas que queiram operar nestes mercados mudem sua estratégia. Isto também está
relacionado com a concorrência das empresas. Não se pode colocar na mesma balança,
empresas que respeitem a legislação ambiental e as que não o fazem. Uma melhoria na
fiscalização pode significar bons resultados.
No Brasil, a legislação evoluiu muito nos últimos anos e começa a apresentar os
primeiros resultados. Infelizmente, a avançada legislação brasileira esbarra na falta de
fiscalização e recursos, fazendo com que apenas grandes obras ou empreendimentos sejam
analisados, sejam por terem orçamento próprio ou por pressão da imprensa ou da população.
Não são os casos da maioria dos desmatamentos para criação de plantações, pastagens ou
loteamentos. A Figura 1 representa a estrutura simplificada da lei 6938-81 para uma
perspectiva rápida de como ela estrutura a defesa ambiental no Brasil.
Figura 1 - Representação gráfica da lei 6938-81 (elaboração do autor)
LEI Nº 6.938, DE 31 DE AGOSTO DE 1981Dispõe sobre a Política Nacional do Meio
Ambiente, seus fins e mecanismos deformulação e aplicação, e dá outras
providências.
Constituição Federalincisos VI e VII do art. 23 e no art. 235
Política Nacional do Meio Ambiente
Presidenteda
República
CONAMA
Consultivo e Deliberativo
Assessoria / Diretrizes
Conselho de Governo
Normas / Padrões
Secr. do Meio Amb.da Presidencia da
República
Executar / Fazer Exec.
Instituto Brasileiro do Meio Ambiente (IBAMA)
Executar / Projetos
Entidades Estaduais
Fiscalização
Entidades Municipais
Secretário do Meio Ambiente
Presidente do CONAMA
proporNormas
PrincípiosArt. 2º
Definições LegaisArt. 3º
ObjetivosArt. 2º e 4º
InstrumentosArt. 9º
Meio Ambiente
Degradação
Poluidor
Poluição
RecursosAmbientais
SISNAMACadastro Técnico
Federal
Cadastro Inst.Defesa Ambiental
Cad. Emp. Pot.Poluidoras e
Utilizadoras Rec. Amb.
Sis
tem
a de
Info
rmaç
ões
AlimentarCadastro
35
3.2. A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Qualquer atividade econômica em uma sociedade moderna só é possível com o
uso intensivo de uma ou mais formas de energia.
Dentre as diversas formas de energia interessam em particular, aquelas que são
processadas pela sociedade e colocadas à disposição dos consumidores onde e quando
necessárias, tais como: a eletricidade, a gasolina, o álcool, óleo diesel, gás natural, etc.
A energia é usada em aparelhos simples (lâmpadas e motores elétricos) ou em
sistemas mais complexos que encerram diversos outros equipamentos (geladeira, automóvel
ou uma fábrica). Estes equipamentos e sistemas transformam formas de energia. Por
exemplo: uma lâmpada transforma a eletricidade em luz e calor. Como o objetivo da
lâmpada é iluminar, uma medida da sua eficiência é obtida dividindo a energia da luz pela
energia elétrica usada pela lâmpada. Da mesma forma, pode-se avaliar a eficiência de um
automóvel dividindo a quantidade de energia que o veículo proporciona com o seu
deslocamento pela que estava contida na gasolina originalmente.
A energia perdida pode ser classificada como fonte de desperdício,
principalmente quando se tem sistemas de baixo rendimento, ou seja, sistemas ou
equipamentos que aproveit am mal a energia dispendida para seu funcionamento normal.
Outra fonte de desperdício deriva do uso inadequado dos aparelhos e sistemas,
por exemplo, lâmpadas acesas em ambientes desocupados, transformadores trabalhando a
vazio, ar-condicionado ligado com janela aberta, etc.
Também um veículo parado em um engarrafamento está usando mais energia do
que a necessária por conta do tempo que fica parado no congestionamento.
Outros fatores mais sutis explicam muitos desperdícios. Um construtor barateia a
construção não isolando o "boiler" e os canos de água quente, pois quem pagará pelo
desperdício será o consumidor.
Vale notar que esses efeitos se multiplicam à medida que a energia vai migrando
por todos os setores da economia, transformando-se em valores extremamente elevados.
Falando mais especificamente da energia elétrica, além da necessidade de
conservá- la pelas questões ecológicas já mencionadas, há uma vantagem de economia
financeira proveniente da conservação. Porém, nem todas as ações de conservação de
energia elétrica são facilmente retornáveis em termos financeiros, deve-se considerar a
necessidade de inserção de políticas públicas de incentivos, tais como: fiscal,
conscientização, regulamentação e etc.
36
As políticas de conscientização são assumidas especialmente pelo PROCEL, as
de regulamentação dependem da ANEEL, já as fiscais dependem de leis específicas
apresentadas ao Congresso Naciona l. Normalmente, são propostas pelos Ministérios de
Minas e Energia, do Planejamento, Casa Civil e da Fazenda, e passam pela verificação de
que o custo ao estado pelo desperdício é maior do que a bonificação fiscal ao produto mais
eficiente, uma vez que abrir-se-á mão de receita. Muitas vezes não é economicamente viável
a obtenção ou utilização de sistemas mais eficientes sem que haja uma política estatal que a
subsidie.
3.3. QUESTÃO AMBIENTAL
Todo e qualquer fenômeno que ocorre na natureza necessita de energia para a sua
efetivação. A vida, como a conhecemos, requer basicamente matéria e energia. Estes dois
conceitos são fundamentais no tratamento da maioria das questões ambientais.
A crise ambiental pode ser descrita considerando três aspectos básicos:
crescimento populacional; demanda de energia e materiais ; e geração de resíduos.
Segundo Mota (2000), o problema de poluição ambiental surge no momento em
que o ser humano descobriu o fogo e passou a ser capaz de impulsionar máquinas e realizar
trabalho, o que conduziu a um enorme avanço tecnológico. Esse desenvolvimento traz
necessidade de quantias cada vez maiores de materiais e energia para satisfazer a
necessidade de desenvolvimento da humanidade e isso, por sua vez, resulta em uma
quantidade significativa de resíduos, tanto em termos de matéria, como em termos de
energia. Toda a temática da questão ambiental envolve os resíduos e a necessidade de
diminuir sua produção, atenta para a possibilidade de se estar caminhando para um
esgotamento rápido dos recursos naturais.
3.4. DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
O consumo de energia cada vez maior tem levado a humanidade a causar danos
ambientais, principalmente em países com indústrias de transformação. Por mais eficiente
que seja o processo, o meio ambiente acaba sendo afetado, resta reduzir a necessidade de
ampliar a oferta fazendo bom uso do que já está disponível, pois se for possível aumentar o
consumo sem aumentar a capacidade instalada de geração vai-se elevar a eficiência.
Segundo Reigota (1994), meio ambiente é o lugar onde os elementos naturais e
sociais estão em relações dinâmicas e em interação. Essas relações implicam em processos
37
de criação cultural, tecnológica, processos históricos e sociais de transformação do meio
natural e construído.
É indiscutível que a evolução da ciência e da tecnologia têm conduzido a uma
melhora na qualidade de vida da população. Esta qualidade de vida, por sua vez, causa ao
meio ambiente um custo elevado, pois geralmente produz-se o dano ambiental para depois
criar a consciência e tentar minimizá- lo. O desafio é manter a qualidade de vida e diminuir
esse custo ambiental. Para isso, se propõe a conservação de energia sem perda da qualidade
nem da quantidade de produtos ou serviços realizando o mesmo trabalho com menor
dispêndio de energia. Evidentemente, a conservação de energia não se mostra como uma
fonte infindável de disponibilização de energia, mas pode ofertar tempo hábil para se
planejar adequadamente a expansão dos sistemas. Também é uma atitude de conservação de
energia, verificar a época do ano e as horas do dia em que se solicita energia, para isso o
custo da tarifa também socializa a economia de não necessitar ofertar mais infra-estrutura de
geração e transmissão neste horário ou nesta época do ano.
De acordo com Bagatolli apud (Silveira, Reis e Galvão, 2001, pp.17-26), o Relatório
Brundtland (Nosso Futuro Comum, 1987) definiu o conceito de desenvolvimento
sustentável como aquele que satisfaz as necessidades das gerações presentes sem afetar a
capacidade de gerações futuras também satisfazerem suas próprias necessidades. Esta idéia é
importantíssima, pois tem-se de utilizar os recursos disponíveis hoje sem que as gerações
futuras fiquem ameaçadas.
O Brasil tem investido em políticas de incentivo a importação de gás-natural e
expansão de uma rede de grandes barragens na Amazônia, mantendo assim fontes de energia
alternativa, renovável, ainda em um plano secundário, Swirtkes (2005). Estes investimentos
somam valores enormes e causam dano ambiental intenso. São realizados devido a
necessidade de desenvolvimento da nação, e por não se acreditar que as energias alternativas
tenham capacidade de suprir toda a demanda necessária. Apesar disso percebe-se o aumento
da capacidade instalada de fontes alternativas tais como: eólica, biomassa e fotovoltáica.
A produção de energia elétrica no Brasil é proveniente de uma diversificada matriz
energética, ainda que a fonte hidroelétrica seja predominante. A Tabela 2 mostra diversas
fontes energéticas cadastradas pela ANEEL. As siglas adotadas pela ANEEL, nesta tabela,
são utilizadas nas tabelas 3, 4 e 5.
O Brasil, possui no total, 1.482 empreendimentos em operação gerando 93.176.687
kW de potência, conforme Tabela 3. Está prevista para os próximos anos uma adição de
38
27.982.548 kW na capacidade de geração do País, proveniente dos 76 empreendimentos
atualmente em construção e mais 513 outorgadas, como mostram as Tabelas 4 e 5.
CGH Central Geradora HidrelétricaEOL Central Geradora EolielétricaPCH Pequena Central HidrelétricaSOL Central Geradora Solar FotovoltaicaUHE Usina Hidrelétrica de EnergiaUTE Usina Termelétrica de EnergiaUTN Usina Termonuclear
Legenda
Fonte: ANEEL
Tipo QuantidadePotência Outorgada
(kW)Potência
Fiscalizada (kW) %CGH 188 100.203 99.896 0,11EOL 10 31.000 28.550 0,03PCH 260 1.378.176 1.343.911 1,44SOL 1 20 20 0UHE 149 71.659.749 69.631.048 74,73UTE 872 24.385.378 20.066.262 21,54UTN 2 2.007.000 2.007.000 2,15Total 1.482 99.561.526 93.176.687 100
Empreendimentos em Operação
Fonte: ANEEL
Com relação as Tabelas 3, 4 e 5, os valores de porcentagem são referentes a Potência
Fiscalizada. A Potência Outorgada é igual a considerada no Ato de Outorga. A Potência
Fiscalizada é igual a considerada a partir da operação comercial da primeira unidade
geradora.
Tipo QuantidadePotência Outorgada
(kW) %CGH 1 848 0,02EOL 5 208.300 4,7PCH 40 580.162 13,08UHE 13 3.011.168 67,88UTE 17 635.797 14,33Total 76 4.436.275 100
Empreendimentos em Construção
Fonte: ANEEL
TABELA 2 – TIPOS DE USINAS GERADORAS DE ENERGIA ELÉTRICA
TABELA 3 – EMPREENDIMENTOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL EM OPERAÇÃO
TABELA 4 – EMPREENDIMENTOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL EM CONSTRUÇÃO
39
Tipo QuantidadePotência Outorgada
(kW) %CGH 56 36.551 0,16EOL 124 5.323.393 22,61PCH 213 3.397.175 14,43UHE 22 5.109.600 21,7UTE 98 9.679.554 41,11Total 513 23.546.273 100
Empreendimentos Outorgados entre 1998 e 2005(não iniciaram sua construção)
Fonte: ANEEL
Pode-se perceber na Tabela 5, que não há empreendimento Termonuclear outorgado
e existe um crescente interesse pelas Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH`s), porém dos
empreendimentos outorgados, 41,11% são térmicos, destes 93,45% são a gás natural e o
restante a óleo combustível. Ou seja, enquanto se está utilizando reservas fósseis como
combustível, além de se consumir o recurso mais rapidamente do que a natureza possa
repor, está-se perdendo tempo na implantação de uma alternativa energética sustentável. Por
outro lado, percebe-se que as usinas eólicas também estão tendo um interesse crescente,
equiparando-se com a previsão de hidroelétricas e superando as PCH. Isto sinaliza para uma
mudança de comportamento. Espera-se que este impulso se multiplique e supere as
instalações térmicas fósseis.
De acordo com Bermann (2004), a recente crise energética e a política energética que
o governo brasileiro está implementando baseia-se em princípios que comprometem de
forma irreversível a sustentabilidade energética em padrões adequados. Se de um lado
investe em grandes conglomerados hidrelétricos, por outro lado insiste com a ampliação da
matriz energética do gás-natural.
O certo é que as usinas a gás-natural são consideradas pelo Ministério de Minas e
Energia (MME) como sendo emergenciais, visto que, são construídas muito mais
rapidamente que usinas hidrelétricas. A culpa desta necessidade é a falta de planejamento
dos governos que passaram pelo país. Não se pode decidir hoje e ter uma usina de energia
nova operando amanhã. Os governos precisam entender a necessidade de planejamento e dar
autonomia aos órgãos competentes para realizar seus orçamentos também em novos
investimentos, priorizando aqueles com menor impacto ambiental.
TABELA 5 – EMPREENDIMENTOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA NO BRASIL OUTORGADOS
40
Bermann (2004), informa que se o Brasil diminuisse suas perdas na transmissão e
distribuição da eletricidade, hoje da ordem de 15%, para um índice de 6% (padrão
internacional) poderia economizar pouco mais de meia Itaipu para o sistema elétrico. Sabe-
se que este índice não é generalizado, mas caracteriza-se como a perda média do Brasil.
Dentre os custos para resolução destas perdas estão inseridos basicamente uma melhoria no
isolamento das linhas e na substituição de equipamentos antigos ou defeituosos por mais
modernos, como por exemplo, os transformadores. A melhoria do isolamento das linhas e a
troca dos equipamentos antigos também traz benefícios outros como o aumento da
confiabilidade do sistema elétrico como um todo.
3.4.1. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
É muito importante compreender o conceito de conservação de energia elétrica, pois
conservar energia é muito mais que combater o desperdício, significa melhorar a maneira de
utilizá- la, conciliando a melhor maneira de produzir com as menores perdas, sem abrir mão
do conforto e das vantagens que ela proporciona. Significa também otimizar a produção,
diminuir o consumo de energia e de outros insumos, reduzindo custos, sem perder, em
momento algum, a eficiência e a qualidade dos serviços.
Para o Programa de Conservação de Energia Elétrica da Eletrobrás – PROCEL, o
combate ao desperdício é uma fonte virtual de produção de energia elétrica. Isso quer dizer
que, a energia não desperdiçada pode ser utilizada para suprir outra carga, sendo portanto, a
fonte de produção mais barata e a mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente.
O PROCEL, foi instituído por portaria interministerial em 30 de Dezembro de 1985,
com as diretrizes de promover, educar e difundir as questões que envolvem o processo de
conservação de energia elétrica no país. Coube então ao PROCEL elaborar um plano de
ação no sentido de minimizar as perdas energéticas do país através de incentivo e adequação
da legislação do setor elétrico com linhas de ação voltadas a:
• Distribuição de Energia Elétrica;
• Desenvolvimento Urbano;
• Edificações;
• Iluminação Pública;
• Racionalização Horária;
• Estrutura das concessionárias;
41
• Tarifas;
• Mercado;
• Recursos e Incentivos;
• Pesquisa de Desenvolvimento Tecnológico;
• Normalização, Certificação e;
• Avaliação de Projetos.
Os números do PROCEL apontam a grande viabilidade do fomento à redução do
desperdício em detrimento de geração adicional conforme demonstrado na Tabela 6.
Resultados 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Investimentos aprovados (R$ milhões) 10 16 20 41 50 40 26 30 30 29 Energia economizada / geração adicional
(GWh/ano) 344 572 1970 1758 1909 1852 2300 2500 1270 1300
Redução de demanda na ponta (MW) 70 103 293 976 532 418 640 690 309 270
Usina Equivalente (MW) 80 135 430 415 440 420 552 600 305 312
Investimento evitado (R$ milhões) 160 270 860 830 880 840 2019 2818 1486 1914 Fonte: PROCEL
A conservação de energia pode ser também vista como um processo dentro das
empresas assim como o processo de produção, compras, vendas e outros. Como processo, a
Conservação de Energia requer uma gestão: planejamento, execução, coleta de informações,
diagnóstico, ações corretivas, registros e controles contínuos, sempre buscando aperfeiçoar
os parâmetros da eficiência.
Geller (1994) acredita que as reduções do desperdício, juntamente com as medidas
de baixo custo, possam proporcionar até 10% de economia de eletricidade e que essas
medidas sejam aplicáveis a indústrias que representarão 65% do consumo da eletricidade até
2010. Estas suposições levam a 15,6 TWh de economia de eletricidade em 2010. Na
indústria têxtil, por exemplo, pode-se chegar à uma economia que varia de 8 a 15% com as
recomendações abaixo:
• O uso de lâmpadas ou luminárias mais eficientes;
• A substituição de motores superdimensionados;
• A substituição de linhas sobrecarregadas;
• A correção do fator de potência baixo;
• A correção do desbalanceamento de fases;
TABELA 6 - RESULTADOS DAS AÇÕES DO PROCEL NO PERÍODO DE 1994 / 2003
42
• A redução dos picos de carga;
• O fornecimento de sistemas adequados de proteção;
• O aperfeiçoamento dos sistemas de transmissão entre motores e
equipamentos acionados.
A energia representa um insumo vital que pode responder por um terço do custo dos
produtos. Também, pode-se considerar a energia como insumo estratégico para o
estabelecimento de qualquer política de desenvolvimento econômico e social.
Como a energia elétrica está na base de toda a cadeia de produção industrial,
agropecuária e também na prestação de serviços, a necessidade de reduzir o custo deste
insumo é grande.
Tavares (2003), explica que esta prática ocorre em larga escala nos setores de
siderurgia, indústria automotiva, têxtil, química e agroindústria, mediante contratos que às
vezes chegam a 50% menos que o valor da tarifa regulada. Isto produz enormes benefícios
não só para a cadeia produtiva e sim tornando estas empresas mais competitivas, mas
também, para a população em geral, pois o preço final dos produtos acaba se reduzindo.
Segundo Eckmann (2001), um olhar mais atento no consumo de energia da indústria
e do comércio expõe uma chaga secular: o desperdício. Estima-se que de cada 100 kWh
usados na confecção de um produto cerca de 20 kWh sejam desperdiçados. “As empresas
brasileiras não se preocupavam com isso porque a energia era barata e fartamente
disponível. Agora va i-se adquirir uma nova cultura e usar tecnologia para otimizar o uso
desse insumo”. “Nunca mais vai-se ter o preço de antes. Qualquer energia nova será mais
cara.”
3.4.2. GERENCIAMENTO PELO LADO DA DEMANDA (GLD)
De acordo com Camargo (1999), o gerenciamento pelo lado da demanda refere-se ao
planejamento, implementação e acompanhamento de atividades ou estratégias que visam
modificar a curva de carga dos consumidores. Pode-se implementar estratégias adotando uso
de tecnologia e processos mais eficientes e/ou através do gerenciamento e fontes alternativas
de energia. A implementação de um programa de GLD é bom para o consumidor, que
economiza na fatura de energia elétrica, é bom para o país, que desafoga o sistema elétrico
nos horários mais críticos.
O atendimento do mercado de energia pelo lado da ampliação da oferta, aumenta o
custo marginal da energia elétrica. Os programas de GLD fornecem uma solução para este
problema, na medida que colocam à disposição das empresas meios para mudanças no perfil
43
das cargas e no comportamento dos consumidores (Camargo, apud, Bellarmine e Turner,
1994). Isso colabora no sentido de reduzir o custo da concessionária de energia e ainda para
as empresas terem, nas tarifas, a possibilidade de optar por alterar o perfil de sua carga para
buscar atratividade financeira ou não.
Na questão ambiental, os programas de GLD, são peça importante para conseguir um
aproveitamento mais homogêneo ao longo do dia e ao logo de períodos de sazonalidade do
recurso energético já em operação. Este aproveitamento vai permitir postergar novos
investimentos em geração e novas degradações ambientais consequentes aos mesmos.
3.4.3. NOVOS USOS E MELHORIA DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Visto do lado da empresa consumidora de energia elétrica, os novos usos e a
melhoria da eficiência energética estão associados com os investimentos na substituição dos
equipamentos menos eficientes por equipamentos novos e mais eficientes. A grande
dificuldade para a realização de substituições como esta, está na informação, que o
consumidor geralmente não tem, sobre quanto economizará de energia elétrica, e no custo,
que nem sempre se mostra retornável em pouco tempo. Há casos de extremo desperdício
onde certamente as modificações pagarão os investimentos em pouco tempo, mas também
haverão modificações que dependem de incentivos tarifários para atrair o consumidor.
Segundo Ribeiro (2002), algumas questões impedem a operação automática do
mercado perante as medidas de conservação de energia, e são descritas a seguir:
a) Falta de Informação Organizada sobre oportunidades de conservação, uma vez
que há poucos textos didáticos e cursos de formação que difundam os conceitos de
conservação e economia de energia;
b) Difícil Avaliação de Resultados Econômicos derivados do uso eficiente, pois de
uma forma geral, falta pessoal com formação específica necessária à execução de cálculos
comparativos entre investimento inicial ma ior e a redução das despesas com energia;
c) Falta de interface entre a tecnologia de utilização e o usuário final, tornando muito
difícil, por parte do usuário final, promover reversão no processo de utilização de certa
tecnologia;
d) Disponibilidade de equipamentos eficientes, pois em muitos casos tal tecnologia
ou não é oferecida ou apresenta preços substancialmente maiores que nos países mais
industrializados;
44
e) Inexistência de custos ambientais explícitos, uma vez que o uso de energia
primária implica necessariamente, em custo ambiental quer em nível local ou global. Além
disso, a conversão deste custo em parâmetros financeiros está longe de ser resolvida;
f) Restrição financeira, pois mesmo havendo consciência das vantagens econômicas
de investir em equipamentos mais eficientes, a aquisição de tais equipamentos subentende
um elevado custo inicial, tornando tal aquisição lenta e incerta. Um dos problemas básicos
dos programas voluntários é induzir investimentos futuros visando ganhos com redução de
custos;
g) Falta de identificação das necessidades e de promoção de linhas de ação, que se
apresentam em dois níveis: o primeiro (necessidades estratégicas) mais amplo e geral; e um
segundo mais específico e apresentado em relação a uma ou mais necessidades estratégicas
a qual ele se destina.
O ítem b, ressalta uma dificuldade que exatamente este trabalho tenta minimizar com
a criação de um aplicativo computacional.
3.4.4. POLÍTICAS TARIFÁRIAS
Segundo Geller (1991), existem várias políticas que podem ser adotadas para buscar
o uso eficiente da energia elétrica pelos consumidores. Entre elas destacam-se:
desenvolvimento tecnológico e modificações técnicas, programas de informação,
financiamento e incentivos financeiros, marketing e desenvolvimento de mercado, e
regulamentos sobre eficiência. Dentre as medidas acima apresentadas, muito interessa a
questão dos financiamentos e incentivos financeiros, visto que este trabalho por mais que
consiga mostrar a redução nos custos da empresa com energia elétrica, nem sempre vai
poder tornar atrativa financeiramente a operação. As políticas públicas é que seriam
responsáveis pela criação da atratividade ao consumidor, abrindo mão de receita ao
incentivar o uso de equipamentos mais eficientes na redução da carga tributária aos mesmos.
De acordo com Ribeiro (2002), na prática, devido a razões burocráticas, o tempo de
liberação de recursos com empréstimos a juros baixo sob forma de incentivo não tem sido
atrativo.
Ainda segundo Ribeiro (2002), o ideal seria a criação de incentivos como a isenção
de impostos para equipamentos que reduzam o uso da eletricidade, a exemplo de
controladores de velocidade de motores. O autor destaca também, a necessidade na isenção
de impostos sobre importação de equipamentos ou componentes cuja tecnologia, ainda não
produzida no Brasil, seja de ponta e relacionada à conservação de eletricidade.
45
O contrato de concessão firmado pelas empresas concessionárias do serviço público
de distribuição de energia elétrica com a ANEEL estabelece obrigações e encargos perante o
poder concedente. As chamadas públicas para projetos de conservação de energia são uma
destas obrigações, Lei nº 9.991, de 24 de julho de 2000, é uma das formas de o consumidor
acessar recursos para investimentos em conservação de energia, porém extremamente
burocráticos1 e que também dependem de interesse da concessionária de energia elétrica.
3.4.5. GERAÇÃO PELOS CONSUMIDORES
Segundo Bagatolli (2005), a auto-produção de energia elétrica é considerada tanto
um elemento do gerenciamento de carga quanto um sub-programa independente de GLD,
podendo ser definida como geração de energia pelo consumidor. Esta geração utiliza
frequentemente fontes energéticas como: petróleo, gás natural, carvão, biomassa e
hidroeletricidade.
Além da possibilidade de redução dos custos pelo uso da atratividade em alguns
horários do dia, há a possibilidade, dentro de um ambiente de competição, de se oportunizar
a venda de energia excedente para o setor elétrico.
Programas de co-geração oportunizam ainda mais, além da geração da energia
elétrica, a melhor maneira do aproveitamento do combustível , fazendo uso de formas mais
nobres da energia e minimizando os efeitos da segunda lei da termodinâmica, que anuncia
uma perda obrigatória quando da transformação de uma energia em outra. (PINTO,
MARTONE. 2001)
3.4.6. GERENCIAMENTO DE CARGA, TARIFAÇÃO E FORNECIMENTO DE
ENERGIA ELÉTRICA
De acordo com De Lima (2002), quando o suprimento de energia elétrica na unidade
é feito em 13,8 kV, o custo médio da energia justifica a implantação de medidas de
eficientização energética mais facilmente.
Para os níveis de tensão maiores, a tarifa de energia é menor. Este benefício é
previsto pelas tarifas para estimular o investimento por parte das empresas, descarregando
assim, o sistema e melhorando sua qualidade como um todo. Obviamente para grandes
consumidores de energia elétrica este benefício ficará mais óbvio do que para menores, uma
vez que o retorno do insvestimento depende do consumo. Este tipo de investimento também
1 Vide edital de chamada de projetos da concessionária de energia elétrica CELESC. Exemplo: http://www.celesc.com.br/pee_2006/chamada_publica_2006.pdf
46
auxilia na redução das perdas energéticas inseridas no sistema, mesmo não estando
diretamente compromissado em reduzir o consumo da empresa que o implanta.
Mesmo para os casos em que o empresário não opte por substituição de algum
equipamento devido ao tempo de retorno elevado, o estudo da diferença econômica entre o
consumo de um equipamento moderno e outro menos eficiente contribui para alertar quanto
a novos investimentos em ampliações da planta.
No setor industrial o gerenciamento energético é importantíssimo, pois permite saber
como é que está sendo utilizado o insumo energia elétrica e quantificar o seu percentual de
participação nos custos. Pode-se saber quanto cada setor está consumindo de energia e
quanto está produzindo. Se ocorrer uma mudança ou algo fora do controle ou atípico, pode
ser identificado o problema e exercer–se uma ação de melhoria.
O gerenciamento de carga é um processo de acompanhamento e controle do
consumo de energia elétrica, utilizando-se da tabulação gráfica das curvas de carga e índices
ou fatores que revelam o grau de eficiência do consumo de energia elétrica.
O sistema de gerenciamento é aquele que deve acompanhar o consumo de energia
elétrica nas unidades e, com isso, estabelecer metas de redução de consumo, permitindo uma
série de outras facilidades para a indústria. Há por fim, a questão da adequação tarifária, que
significa adequar o contrato de compra de energia à forma de utilização.
A análise do contrato de fornecimento de energia elétrica permite o
acompanhamento do perfil de utilização da energia ao longo do tempo, contribuindo para
um melhor aproveitamento da energia comprada da concessionária.
A presença de um dos itens abaixo na conta de energia elétrica indica que alguma
medida de otimização pode ser efetuada:
• Ultrapassagem de demanda;
• Baixo fator de carga;
• Cobrança de reativos excedentes;
• Demanda medida muito abaixo da demanda contratada.
Uma vez constatada alguma irregularidade no perfil, medidas administrativas
simples, como renegociação do contrato junto à concessionária, ou medidas de baixo
investimento, como a instalação de sistemas de gerenciamento e/ou controladores de
demanda, podem proporcionar uma redução significativa nos gastos com energia elétrica.
47
Atualmente no Brasil a energia elétrica é comercializada num mercado livre. O
mercado livre oferece ao "consumidor livre" a possibilidade de gestão sobre seu contrato de
energia, através da utilização das seguintes ferramentas:
1. Negociação, diretamente junto a geradores, de contratos de fornecimento com
flexibilidade no consumo da energia contratada, sendo assim possível "sazonalizar", para
mais ou para menos, os volumes de energia contratada, adequando desta forma seu contrato
às oscilações naturais de consumo de energia decorrentes de seu ramo de atividade;
2. Eventuais diferenças entre a energia contratada e a energia consumida, para mais
ou para menos, podem ser comercializadas livremente pelo consumidor, a preços de
mercado. Cabe aí ressaltar seu poder de gestão sobre o contrato, sendo possível efetuar
antecipadamente uma operação de compra adicional de energia ou venda de excedente,
meses antes do fato consumado, livrando assim o consumidor da exposição à volatilidade
dos preços spot. Da mesma forma, pode-se estruturar derivativos visando o gerenciamento
da posição de energia da empresa, tais como swap (trocas de energia) e opções de
compra/venda (direito, mas não obrigação, de comprar/vender energia a preços previamente
acordados);
3. Adicionalmente, o consumidor que possui mais de uma unidade industrial pode
adquirir um único bloco de energia para todas as suas unidades, gerenciando as diferenças
individuais de consumo de forma consolidada, ou seja, se sobrou energia numa unidade,
esse montante pode ser alocado para sua(s) outra(s) unidade(s).
Em suma, o mercado livre possibilita que a empresa tenha plena gestão sobre o
"insumo" energia elétrica, da mesma forma que administra outros itens relacionados à sua
atividade produtiva. É papel da comercializadora de energia assistir o consumidor sobre as
questões acima dispostas, visando o desenvolvimento de estruturas de comercialização que
melhor atendam aos interesses e necessidades do consumidor, maximizando assim o ganho
advindo da contratação de energia elétrica no mercado livre.
É animador para os empresários a liberdade de escolher o melhor fornecedor de
energia elétrica, considerando a relevância desse insumo sobre seus custos de produção.
Este trabalho também fornece subsídio para o gerenciamento da carga, uma vez que
se pode simular qualquer substituição de ligação de equipamentos em horários determinados
e o consequente resultado econômico na fatura de energia elétrica. Pelo fato de contar com
uma ferramenta que mostra a curva de carga, o usuário deste aplicativo pode simular a
mudança de alguma carga em determinado horário.
48
No Apêndice A, encontra-se uma apresentação completa sobre tarifas de energia
elétrica disponíveis às empresas, bem como as informações que são peça fundamental de
conhecimento para uma boa análise de enquadramento tarifário.
3.4.7. O GERENCIAMENTO DO FATOR DE CARGA
O fator de carga (FC) é uma relação entre a demanda média e a demanda máxima de
potência que expressa o grau de utilização da demanda máxima de potência. Este indicador
pode variar de zero a um. Se uma empresa tem um elevado fator de carga, pode-se dizer que
a mesma distribui o uso da energia elétrica de forma homogênea no tempo e,
consequentemente, minimiza investimentos na ampliação da infraestrutura do setor elétrico
e acaba se beneficiando com as tarifas existentes no mercado. O alto fator de carga também
aponta para a melhor razão de compra da energia, pois o consumidor usa com uma
efetividade maior a demanda que contratou.
deHorasNkWDemanda
kWhConsumoFC
º)()(
⋅= (1)
Segundo Da Silva (2001), o fator de carga no horário de ponta é determinante para
indicar o uso de uma tarifa horo-sazonal azul ou verde. O FC de 0,6552 é um divisor de
águas, se o FC for menor que 0,6552 a tarifa mais econômica é a Tarifa Horo-Sazonal
Verde, caso contrário será a Horo-Sazonal Azul (desconsiderando a possibilidade de uso de
outra tarifa que não a Horo-Sazonal).
3.4.8. O GERENCIAMENTO DO FATOR DE POTÊNCIA
De acordo com Mamede Filho (1987), o sistema elétrico que opera com excesso de
potência reativa compromete desnecessariamente o fornecimento de potência ativa.
O fator de potência é um indicativo de eficiência energética, quanto menor for o
fator de potência, pior se torna o aproveitamento efetivo da energia.
VA)Aparente(k Pot.
(kW) Ativa Pot. = Cos = FP ϕ (2)
Quanto menor for a potência reativa, mais próximo estarão as potências ativa e
aparente, e consequentemente o FP mais próximo da unidade.
Através do decreto de lei 479 de 20 de março de 1992, insituiu-se a cobrança pelo
reativo excedente. Neste decreto caberia ao DNAEE a regulamentação a respeito dos limites
do fator de potência e das formas de cobrança do reativo excedente.
49
O DNAEE, na portaria Nº 1569/93 estabeleceu os critérios de cobrança e limites ao
fator de potência. Dentre os principais critérios estão: O fator de potência deve ser
controlado para permanecer dentro dos limites de 0,92 indutivo e 0,92 capacitivo. Sua
avaliação é horária durante as 24h do dia e em tempos definidos. A energia reativa indutiva
será medida no período das 6 às 24h a intervalos de 1 hora e a energia reativa capacitiva será
medida no período de 0 às 6h, também em intervalos de uma hora.
As principais causas do baixo fator de potência são:
• motores operando a vazio ou superdimensionados;
• transformadores operando a vazio ou com pequenas cargas;
• nível de tensão acima da tensão nominal;
• reatores ineficientes de lâmpadas de descarga e;
• quantidade elevada de motores de pequena potência.
Para se atuar na correção do fator de potência, deve-se controlar o nível de reativo
excedente na instalação, inserindo ou retirando bancos de capacitores de forma automatizada
ou de forma fixa dependendo do caso.
50
3.5. CONCLUSÕES DO CAPÍTULO
A ação de conservar energia se torna ambientalmente desejável por lançar no sistema
elétrico algo como uma usina virtua l de geração de eletricidade, barata e não poluidora,
justamente por reduzir a necessidade de ampliar a oferta. Segundo o Ministério de Minas e
Energia, é mais caro gerar energia nova, e consequentes impactos ambientais, do que
aproveitar melhor o que já existe.
Neste capítulo trabalhou-se vários conceitos importantes da área de eletricidade que
colocados dentro de uma visão de desenvolvimento sustentável, procuraram situar na
direção de conhecer os meios que o levarão a uma exploração mais efetiva das lacunas por
eficiência energética nas empresas.
Procurou-se tratar dos assuntos de uma forma genérica a cerca das lacunas por
eficiêcia energética, bem como o uso dos diversos artifícios que teoricamente levariam à
substancial melhora no desempenho da empresa enquanto consumidora de energia elétrica.
Ás vezes este desempenho reflete apenas redução no custo da fatura, como por exemplo a
troca de tarifa de energia, sem que se altere nada no funcionamento da empresa. Essa
característica não depõe contra o desenvolvimento sustentável, apenas oportuniza o uso de
um direito a benefício tarifário até então desconhecido pelo consumidor.
51
4. O APLICATIVO COMPUTACIONAL
4.1. INTRODUÇÃO
Neste capítulo é feita a apresentação do aplicativo computacional, das rotinas do
programa, das telas e do modo como foram organizados e apresentados os dados. O objetivo
é deixar claro todos os procedimentos utilizados para determinação das faturas de energia.
São apresentadas as informações necessárias ao entendimento do aplicativo, bem como
fluxogramas das partes determinantes do sistema. Aos futuros desenvolvedores de novas
soluções nesta área de estudo serão informadas novas idéias não implementadas neste
trabalho.
O estudo desenvolvido baseia-se na hipótese de que ao utilizar o comportamento
padrão de cada tipo de equipamento usado na indústria, armazenados em um banco de
dados, pode-se recompor a fatura de energia elétrica durante um período de tempo
determinado. Este tipo de determinação gera um número de informações muito grande e de
difícil gerenciamento em uma planilha eletrônica convencional. Partiu-se, então, para o
desenvolvimento de um algoritmo computacional que faça as simulações planejadas.
É certo que as amostras colhidas nas medições de energia realizadas necessitam de
validação para que representem com fidelidade a realidade média do tipo de equipamento
em análise. Por se tratar de uma estimativa, a fidelidade amostral é a garantia da
representação do todo que se pretende determinar.
Com o aplicativo, possibilita-se a simulação da fatura de energia elétrica de um
consumidor, a eventual migração de tarifa de energia elétrica, a substituição de um
equipamento por outro e a conseqüência disto na fatura de energia e no retorno do
investimento. O aplicativo possibilita, ainda, a impressão da curva de carga da empresa e a
visualização de lacunas para melhoria na forma de consumir e, conseqüentemente, no custo
da energia, além de oferecer informações detalhadas de cada setor da empresa, propiciando
um melhor gerenciamento da carga.
52
4.2. O APLICATIVO
A linguagem de programação escolhida para a criação deste aplicativo
computaciona l foi o Borland Delphi versão 7.O aplicativo pode ser dividido em quatro
grandes partes: banco de dados, cadastro da empresa, cadastro de substituições e relatórios.
A primeira parte se refere ao banco de dados de amostras, onde são armazenadas as
amostragens realizadas nos equipamentos da empresa. A Figura 2 mostra um exemplo de
como se constitui o banco de dados.
Figura 2 – Banco de dados de amostras do sistema Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
O banco de dados do sistema não consiste somente no banco de amostras, refere-se
também as demais características armazenas a respeito da simulação desejada. O sistema
armazena estas informações em um banco de dados Paradox 7.0, o qual é instalado
juntamente com o aplicativo e acessado pela ferramenta “Borland Database Engine”. Para
acessar as tabelas de dados o programa procura por um “ALIAS” configurado sob o nome
“DBENERGIA” que aponta para a pasta onde estão os arquivos de base de dados. O mesmo
é feito com as outras informações que permanecem cadastradas no sistema, tais como tarifas
de energia, cadastro da empresa, projetos de substituição de equipamentos, gráfico e outras
tabelas auxiliares.
53
Na Figura 3 apresenta-se o fluxograma do Banco de Dados do Sistema utilizado para
o desenvolvimento do aplicativo computacional, com as respectivas ligações dos campos
Mestre/Detalhe e identificação dos campos chave.
Figura 3 – Banco de Dados do Sistema Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
A segunda parte do aplicativo cuida do cadastro da empresa em uma base, onde
pode-se gravar várias configurações diferentes para empresas diferentes ou para testes
diversos em uma mesma empresa. É neste ponto do sistema que se identificam os
equipamentos da empresa e em que setores estão instalados, a quantidade e o período de
parada de funcionamento de cada um. A Figura 4 apresenta a tela dos dados da empresa e o
layout do cadastro dos setores.
54
Figura 4 – Ilustração da Montagem da Empresa e Cadastro de Setores Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
A terceira parte do aplicativo corresponde ao cadastro de substituições dos
equipamentos, onde são armazenadas as informações de mudanças pretend idas na
simulação, os custos para a realização das mesmas e o valor recuperado com a venda do
equipamento antigo para as considerações econômicas. A Figura 5 ilustra a substituição de
equipamentos para simulação.
Figura 5 – Substituição de equipamentos nos setores Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
55
A quarta parte do aplicativo se refere aos relatórios a serem fornecidos ao usuário. É
nesta quarta parte que estão as rotinas importantes do programa e que dizem respeito ao
propósito do trabalho.
O relatórios possíveis são: Fatura Simulada, Fatura de Substituições, Curva de Carga
e Análise Financeira. Estes relatórios são determinados de acordo com os procedimentos
diagramados a seguir, e constituem a principal contribuição do trabalho.
4.2.1. FATURA DE ENERGIA SIMULADA
O relatório de Fatura de Energia Simulada deve fornecer resultados próximos ao da
fatura real fornecida pela concessionária. Pode-se solicitar relatório da empresa toda ou
relatórios parciais por setores ou equipamentos. Os relatórios setoriais podem ser
importantes em casos de empresas que operem por centros de custos, onde se pode
determinar a parcela de custo da energia por etapa do setor produtivo.
O fluxograma de geração da fatura simulada é apresentado na Figura 6.
Figura 6 – Fluxograma da formação da Fatura de Energia Simulada Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Para um melhor entendimento da função Totalizar, apresentada no fluxograma da
Figura 6, montou-se o fluxograma apresentado na Figura 7.
56
Figura 7 – Detalhamento da Função Totalizar Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
57
4.2.2. FATURA DE SUBSTITUIÇÕES
A Fatura de Substituições é gerada da mesma forma que a apresentada na Fig. 6,
sendo que a diferença está na função Totalizar. A função Totalizar Substituições é
apresentada na Figura 8, sendo que a diferença em relação a Figura 6 é a inclusão de uma
rotina que analisa se o usuário solicitou uma substituição para o equipamento que estiver
sendo totalizado. Caso haja uma substituição cadastrada para o equipamento em processo de
totalização, o sistema totaliza o equipamento substituído no lugar do originalmente instalado,
método da Substituição Total, ou totaliza somente o equipamento original na nova
quantidade acrescida do equipamento que substitui os demais, método da Substituição Pacial.
58
Figura 8 – Função Totalizar Substituições Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
59
4.2.3. CURVA DE CARGA
A Curva de Carga é gerada conforme o fluxograma apresentado na Fig. 9. Pode ser
gerado por setores ou para a empresa na totalidade, facilitando a observação mais detalhada
de determinados processos quando for o caso.
Figura 9 – Fluxograma da montagem do gráfico da Curva de Carga Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
60
4.2.4. ANÁLISE ECONÔMICA
Os cálculos relacionados a análise econômica são elaborados de acordo com o
fluxograma apresentado na Figura 10. O relatório gerado tem por objetivo informar o tempo
de retorno do capital investido.
Figura 10 – Fluxograma da Análise Econômica Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
61
4.2.5. TELAS DO APLICATIVO
As telas do sistema auxiliam ao entendimento do funcionamento do mesmo uma
vez que se pode verificar todos os campos cadastrados e a forma de apresentação dos
mesmos.
A tela principal do sistema, mostrada na Fig. 11, apresenta ícones e menu, os
três primeiros ícones fazem parte do menu Cadastro, e os dois últimos fazem parte do
menu Operações. No menu Cadastro encontram-se as rotinas relacionadas as
informações de entrada que devem ser fornecidas pelo usuário do programa ao sistema.
São as amostras das cargas e o cadastro dos setores da empresa que será simulada. No
menu Operações encontram-se as rotinas do programa com informações apresentadas
no cadastro, possam gerar os relatórios que interessam ao usuário do aplicativo.
Figura 11 - Tela principal do aplicativo Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Clicando sobre o ícone Equipamentos, acessa-se a área do programa que
compõe o cadastro dos equipamentos. Nesta primeira etapa, o usuário do aplicativo
62
deve verificar se no banco de dados do programa estão todos os equipamentos
tipicamente encontrados na empresa que deseja simular.
O sistema já possui algumas amostras de equipamentos cadastrados, estas
amostras podem eventualmente servir para simular outras empresas, mas é importante
garantir que a amostra utilizada trabalha em regime semelhante. Alguns dos
equipamentos cadastrados no sistema não devem ser usados por uma nova simulação,
por exemplo, os dados amostrados para o equipamento compressor. O compressor
provavelmente apresentará grandes diferenças de uma empresa para outra, devido ao
porte da mesma e diversas características que dificilmente se repetiriam. Para esses
casos o usuário do aplicativo deverá coletar uma nova amostra de 24h do consumo deste
compressor.
Na tela de cadastro de equipamentos, apresentada na Figura 12, faz-se a
navegação pelos itens já cadastrados usando a barra de ícones. Usa-se também a barra
de ícones para inserir, editar e excluir os dados cadastrados no banco de dados de
equipamentos. Esta tabela de dados é como uma base de conhecimento sobre
equipamentos típicos da empresa sob análise. Na guia Dados são fornecidos o nome e
uma descrição da amostra retirada.
Figura 12 - Tela do cadastro de equipamentos – guia dados Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
63
Há a possibilidade de que em algum setor não se queira verificar de forma
discretizada o consumo de cada equipamento, por se suspeitar de que seria impossível a
implantação de qualquer metodologia que eficientize o resultado atual. Sendo assim,
pode-se amostrar o setor inteiro com uma medição de energia elétrica no alimentador
principal do mesmo, evitando levantamento de dados desnecessários. Deve-se
considerar que esta amostra, mais a frente, será utilizada como se fosse apenas um
equipamento representando um setor inteiro. Estas simplificações facilitam o trabalho e
mantém a precisão da simulação, porém não podem ser usadas para analisar outra
empresa, por ser uma medição específica de um agrupamento personalizável de
máquinas.
Clicando na guia Amostragem, apresentada na Figura 13, o usuário do
programa pode verificar os valores de demanda registrados a cada 15 minutos na
medição de energia do equipamento ou grupo de equipamentos, em 24 horas de um dia
de trabalho. Caso o usuário esteja cadastrando o equipamento, ele deve clicar no botão
importar para que uma tela de importação de amostragem lhe dê a opção de selecionar o
arquivo do tipo “separado por vírgula”, de onde virão os dados da medição.
Figura 13 - Tela do cadastro de equipamentos – guia amostragem Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
64
Antes de o usuário conseguir clicar no botão Importar na guia Amostragem o
mesmo deve salvar o nome do equipamento e as descrições já inseridas.
A tela, apresentada na Figura 14, aparecerá para que o usuário informe o local
do arquivo que contém as amostras do consumo de energia elétrica que se pretente
cadastrar.
Figura 14 – Tela de seleção do arquivo de dados da amostra Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
O arquivo com a amostra pode ser montado através de vários aplicativos, porém
o uso de planilha eletrônica, facilita o trabalho. O arquivo da planilha deve ser feito com
a estrutura apresentada na Tabela 7
65
00:15 1,45 00:30 2,33 00:45 2,35 01:00 3,45 01:15 1,12 01:30 2,1 01:45 1,1
. . . . . . 22:30 3,12 22:45 5,81 23:00 9,51 23:15 4,12 23:30 2,13 23:45 1,45 00:00 1,32
Vale salientar que a Tabela 7 foi simplificada e que o arquivo deve conter todos
os dados das 24h de funcionamento do equipamento.
A planilha deve apresentar em uma coluna o tempo, sempre de 15 em 15
minutos e, na outra coluna, o valor registrado na medição de energia, ou estimado, para
aquele mesmo intervalo de tempo, expresso em kW. Basta salvar o arquivo escolhendo
a extensão “.CSV” como filtro para o salvamento do mesmo. É importante que a
amostra contenha os 96 interva los de 15 minutos e sempre inicie com os dados
coletados a 00:15 e finalize a 00:00, para que o sistema a interprete de forma correta.
A forma de importar os dados de medição serve para que o usuário possa
trabalhar com qualquer equipamento de medição de energia e qualquer planilha
eletrônica ou editor de textos.
Para os casos em que não se tem condições de medir o consumo de energia
elétrica ao longo do período de 24 horas na utilização de um equipamento, o usuário
deve estimar o comportamento do mesmo através dos dados de placa do equipamento
ou através de catálogo de informações técnicas. Apesar de a estimativa poder
comprometer mais seriamente o cálculo, existem técnicas para isto e a própria
experiência prática do usuário pode contribuir para um ajuste mais apurado desta
determinação. Ainda que a estimativa apareça como uma constante ao longo do dia, se a
mesma, na média, representar o comportamento do equipamento, não representará
problema no sentido de comprometer os valores apresentados de consumo na fatura de
energia elétrica simulada, já os valores de demanda devem ser melhor analisados.
TABELA 7 – DADOS ARQUIVO .CSV
66
Voltando a tela principal do programa, considerando que todas as amostras
típicas de equipamentos já estão devidamente cadastradas, o usuário deve voltar à tela
de cadastro da empresa, Figura 15.
Figura 15 – Tela de cadastro da empresa – guia dados Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Da mesma forma que no cadastro de equipamentos, pode-se fazer a navegação
pelo cadastro de empresas pela barra de ícones de controle, isto serve para que o usuário
possa manter em seu cadastro várias situações salvas de diversas empresas e seus
setores, sem ter que apagar e reconfigurar a nova situação.
Esta funcionalidade é muito útil para engenheiros que prestam serviço de
assessoria e consultoria na área de conservação e custos com energia elétrica e também
para a simulação de uma nova planta fabril.
67
Na guia dados, a não ser a tarifa de energia selecionada e o tipo de contrato,
todos os demais dados servem apenas para constar nos relatórios finais das análises e
portanto não influirão nos cálculos e resultados finais. Até mesmo os valores
informados de demandas contratadas ponta e fora de ponta não serão usados para
calcular a fatura e sim os valores calculados na simulação.
Os valores de demanda contratada na ponta e demanda contratada fora da ponta
serão plotados no gráfico para comparação com a curva de carga simulada.
Após o cadastro dos dados da empresa, o usuário precisa salvar a nova empresa
e clicar na guia Setores, Figura 16, para montar a estrutura dos equipamentos nos
diversos setores da empresa em questão.
Figura 16 – Tela do cadastro de empresas – guia setores Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Dentro da guia Setores, surgirá um novo cadastro com ícones de controle
próprios para manipulação dos registros. A criação do novo setor serve para organizar o
projeto e evitar que se esqueça de alguma carga contida no sistema, e ainda para se
verificar o peso de cada setor no todo da empresa. Isto pode indicar onde se deve
68
concentrar o esforço primeiro para os melhores resultados de economia de energia. A
individualização dos setores também contribui para geração de faturas de energia
individuais e distribuição de custos nos centro de custos da empresa.
Após salvar o setor deve-se clicar na guia Equipamentos do Setor, Figura 17,
para o cadastro dos mesmos, juntamente com a especificidade do seu uso.
Figura 17 – Tela do cadastro de empresas – guia setores – guia equipamentos do setor Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Novamente aparecerá uma barra de controle com ícones próprios para este
cadastro específico. Agora, coloca-se os equipamentos dentro de cada setor selecionado
acima. Associado a cada equipamento no setor estão algumas características muito
importantes explicadas a seguir.
69
As características solicitadas no cadastro do equipamento dentro do setor,
servem para os ajustes finais em termos de paradas no processo fabril que possam
ocorrer apenas em alguns setores ou equipamentos específicos. Estas características
estão relacionadas com a forma como o quipamento trabalha na empresa, neste
momento vai-se informar quando o equipamento deixa de funcionar.
As informações de parada no uso de equipamentos sairão do arquivo de amostra
no dia e hora corretos da parada. Vale lembrar que, como as amostras são de 24h não é
necessário que se cadastre alguma informação que já esteja registrada na medição de
energia. Por exemplo, paradas para café e trocas de turno com desligamento de
equipamento.
Na janela Equipamento deverá ser selecionado um dos equipamentos já
previamente cadastrados com as amostras. Informa-se a Quantidade de equipamentos
daquele tipo, naquele setor. Não há problema, que este equipamento volte a figurar em
outro setor novamente. Deve-se então, escolher o Tipo de Parada realizada pelo
equipamento, Nunca Pára, Diária, Semanal ou Mensal.
O tipo de parada Nunca Pára estabelece que a simulação irá copiar dia após dia
as 24 horas já cadastradas na amostra, sem qualquer outra consideração.
O tipo de parada Diária na verdade já está contentemplado na medição de
energia, porém podemos usá- la para simular uma parada em um determinado horário
para verificação dos efeitos tarifários no custo da energia. Neste caso, o sistema
desprezará nos horários da amostra compreendidos dentro dos horários definidos como
inicial e final.
Para o tipo de parada Semanal, deve-se escolher o Dia da Semana do Início da
Parada, o Dia da Semana do Fim da Parada, a Hora do Início da Parada e a Hora
do Fim da Parada. Esta configuração faz com que o aplicativo despreze os valores da
amostra no período selecionado.
Já o tipo de parada Mensal, pouco usado, serve mais para configuração de
algum caso muito específico que possa comprometer os dados da simulação, algo como
um equipamento que funcione dez dias de um mês ininterruptamente, porém passe o
restante do mês desligado.
Após a conclusão da montagem dos setores e da configuração dos respectivos
equipamentos o aplicativo está apto a determinar a fatura de energia elétrica simulada,
desde que o arquivo de tarifas de energia já esteja revisado e atualizado, conforme
Cadastro de Tarifas de Energia na Figura 18.
70
Figura 18 – Tela do cadastro de tarifas Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Neste aplicativo poderá ser mantido o cadastro de tarifas diferentes, para que
não seja necessário modificar os valores toda vez que se simular uma empresa atendida
por uma concessionária diferente, ou para quem quer verificar os resultados sem o
ICMS.
Pode-se, também, informar o início do período úmido e o início do período seco,
necessários para o cálculo da fatura diante das grandezas elétricas calculadas.
Depois de todos os cadastros realizados o sistema está apto a realizar a
integralização de todos estes dados no tempo para a verificação dos resultados. A seguir
passa-se para a etapa de cálculos e geração de relatórios.
Na tela principal do sistema clica-se no ícone Totalizar Período, aparecerá a
tela mostrada na Figura 19.
71
Figura 19 - Tela de totalização do período Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Nesta tela o usuário define o que pretende totalizar. Usando os filtros situados a
esquerda da tela. O usuário pode indicar se quer totalizar a empresa inteira, com todos
os setores, ou algum setor específico, ou mesmo se quer totalizar somente um
equipamento específico dentro de algum setor.
Na área destinada à definição do período o usuário vai definir o dia inicial e final
da simulação. Para que a fatura de energia elétrica simulada tenda a realidade da fatura
de energia elétrica da empresa, deve-se fazer com que estas datas sejam as mesmas
datas verificadas nos campos da fatura de energia: “medição anterior” e “medição
atual”, pois ao simular um número de dias diferentes e um número de finais de semana
diferentes pode-se obter um distanciamento demasiado do resultado real. Importante
salientar que neste aplicativo não foi considerada em que horas do dia foi feita a
medição pela concessionária de energia elétrica, por considerar-se uma variação
desprezível para uma simulação desta magnitude. O aplicativo gera uma tela de
totalização como mostrado na Figura 20.
72
Figura 20 - Tela de totalização do período após cálculo efetuado Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Na coluna situada mais a direita da planilha aparecerá o somatório total das
cargas ligadas naquele exato instante, naquele dia de semana. Esta coluna é a curva de
carga simulada da empresa. Se o usuário descer na planilha gerada, ele poderá pesquisar
pelo dia em que ocorreu o registro da maior demanda, tanto na ponta quanto fora de
ponta, esta informação serve para suas providências técnicas no caso de utilização de
métodos para conservação baseados em GLD. No quadro Resumo de Totais aparecem
as grandezas elétricas incógnitas para o cálculo da fatura de energia, demanda na ponta,
demanda fora da ponta, consumo na ponta, consumo fora da ponta.
A partir dos dados elétricos já calculados gerar a fatura de energia elétrica é uma
operação muito simples para qualquer profissional. Este sistema utilizará a informação
do tipo de contrato fornecida na tela de cadastro da empresa para gerar a fatura de
energia elétrica. Ao lado do botão Gerar Fatura de Energia tem um ícone ? com o
qual pode-se escolher qual a tarifa de energia constante no cadastro de tarifas será
aplicada para gerar a fatura em questão. O modelo de fatura gerado pelo aplicativo é
mostrado na Figura 21.
73
Deve-se verificar na fatura de energia multas, contribuições e outras
especificidades que não estarão incluídas, portando deve-se comparar os valores
individualmente contabilizados na fatura, como demanda e consumo, ponta e fora de
ponta para uma fidelidade maior com os dados simulados.
Figura 21 - Tela do relatório da fatura de energia simulada Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
A fatura de energia simulada2 será calculada na tarifa de energia a qual a
empresa está enquadrada, ou ainda na qual ela foi cadastrada. Se desejar fazer alguma
alteração, volta-se ao cadastro de empresa e edita-se o mesmo para alterar as opções de
contrato. Assim ao gerar novamente a fatura de energia, os valores em reais
correspondentes as cobranças na ponta/fora da ponta e a conseqüente aplicação da tarifa
correta serão verificados.
Pode-se então verificar a coerência dos dados simulados com a fatura de energia
da empresa. Após esta garantia, há a possibilidade de se passar ao ponto de verificar as
melhores condições de obtenção de economia de energia elétrica. Estas informações são
2 Vide anexo 5 para um modelo de fatura de energia impresso conforme o sistema fornece ao usuário
74
melhor explicadas nas seções 3.2 a 3.4, onde trata-se de apresentar as oportunidades de
economia freqüentemente encontradas.
Com uma estratégia traçada para busca de eficiência energética, seja por
mudança no contrato de fornecimento de energia ou mudanças em substituição de
equipamentos ou até inclusão de paradas no processo produtivo em determinados
horários poderão ser simulados no módulo do sistema para cadastro das Substituições.
De posse dos dados dos equipamentos que teoricamente seriam mais eficientes,
pode-se simular uma substituição total ou parcial de um determinado tipo de
equipamento por este tido como eletricamente mais eficiente, prevendo assim as
vantagens de uma mudança. Para esse fim, a ferramenta está preparada com uma rotina
de comparação entre faturas de energia. No formulário principal, ao clicar em
Substituições o aplicativo gera uma tela como a da Figura 22.
Figura 22 - Tela do cadastro de substituições Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Na tela do cadastro de substituições pode-se expandir toda a árvore do lado
esquerdo, verificando assim a montagem da empresa com os equipamentos dentro dos
setores e a quantidade dos mesmos. Toda vez que se clicar sobre um equipamento
75
haverá a possibilidade de inserir no quadro ao lado o cadastro de uma substituição para
o tipo de equipamento selecionado. Esta substituição terá suas características definidas
como qualquer equipamento no cadastro de equipamentos, além disso será escolhido o
método da substituição desejado (Total ou Parcial) e as informações financeiras da
substituição em questão. Se o método escolhido for o Parcial, o aplicativo solicitará a
quantidade de equipamentos que será retirado da empresa e manterá a diferença inclusa
no projeto. Se o método escolhido for o Total, o aplicativo considerará que o novo
equipamento escolhido e a nova quantidade estarão substituindo todos aqueles
equipamentos anteriormente presentes naquele setor.
Durante o cadastro de substituição o usuário pode informar o Valor Unitário da
Implantação e o Valor Unitário da Revenda, ou seja, o custo do novo equipamento e
o valor da venda do equipamento que sairá da planta. Estes dados serão aproveitados
para gerar o cálculo de retorno de investimento e informar ao usuário do aplicativo em
quantos meses o investimento retornará, dada a economia gerada na fatura de energia
simulada. Finalmente o usuário informa o período desejado de simulação do projeto de
substituição e calcula a fa tura comparativa, clicando em Fatura Comparativa. Veja
maiores detalhes na seção 4.4 – exemplo de aplicação.
O modelo de relatório de simulação é mostrado na Figura 23. O relatório de
simulação de custos comparativos de energia elétrica possui 3 quadros de informações.
O primeiro destaca as informações do consumidor, os dados de contrato de energia e o
período da simulação. O segundo quadro mostra a simulação dos valores da empresa
conforme montagem dos equipamentos nos setores, respeitando as devidas quantidades
e horários de parada. O terceiro quadro informa os resultados obtidos da simulação da
empresa incluindo os novos equipamentos e excluindo os equipamentos cadastrados no
arquivo de substituições. Gera-se assim, as informações detalhadas dos dados a serem
comparados na substituição dos equipamentos. Vale salientar que não estão
considerados aumentos na produtividade de equipamentos para casos em que a
economia de energia acaba por não transparecer em economia na fatura de energia e sim
na quantidade de produtos finais a ser obtido. Para isso, o usuário deste aplicativo
deverá monitorar os resultados, e quando for o caso, levar em consideração o aumento
da produção. Uma possível solução talvez fosse reduzir o número de máquinas novas
em substituição as antigas ou ainda diminuir o tempo de trabalho das máquinas novas
para fazer com que apareçam na fatura os resultados desta economia.
76
O relatório pode ser impresso ou simplesmente consultado na tela. No Anexo 5
pode-se verificar um relatório exemplo.
Figura 23 - Tela com o relatório da simulação de sustituição. Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
Pode-se fazer a análise econômica dos resultados das duas faturas de energia
apresentadas no relatório anterior. A Figura 24 mostra 3 quadros, o primeiro com as
informações dos custos da instalação sem a alteração proposta. O segundo quadro
mostra as informações dos custos da instalação com a alteração de carga proposta, e o
terceiro quadro, mostra o resultado da análise financeira. São informados os
investimentos totais do projeto, o total retornável pela revenda dos equipamentos
antigos, o investimento real a ser realizado e por fim, a economia mensal na fatura de
energia e o tempo de retorno de investimento em meses dada uma taxa de juros fixa ao
mês. A este método é dado o nome de Payback Descontado, que se diferencia do
Payback simples por considerar o valor temporal do dinheiro, ou seja, atualiza os fluxos
futuros de caixa a uma taxa de aplicação no mercado financeiro, trazendo os fluxos a
valor presente. (Fonseca, 2006)
77
Figura 24 – Tela de abordagem econômica da substituição em questão Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
De posse das informações referentes a abordagem econômica, o usuário do
aplicativo pode tomar sua decisão de investir na substituição proposta, ou ainda simular
um novo arranjo de cargas. Caso a economia mensal obtida seja negativa, o sistema
informa que isto deve ao fato do usuário realmente não ter vantagem financeira na
simulação proposta, mas pode também significar que a mesma está mascarada por
incremento na produção devido ao novo equipamento. É possível que a economia
mensal não seja suficiente para cobrir a despesa do juro mensal, indicando a
inviabilidade do investimento. Nestes casos, o sistema informa uma mensagem como
apresentada na Figura 25 e não realiza o cálculo, pois o tempo de retorno tenderia ao
infinito.
Figura 25 – Tela de mensagem de juro acima da economia mensal. Fonte: Desenvolvido pelo próprio autor
78
4.3. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
Os exemplos apresentados a seguir são importantes no sentido da verificação de
que a metodologia implantada para somar as amostras é realmente capaz de simular a
fatura de energia elétrica para, da mesma forma, poder-se utilizar este método em
previsões de substituições de equipamentos com segurança nos resultados obtidos.
São apresentados dois exemplos de aplicação em empresas do ramo têxtil de
felpudos. Vai-se testar se a metodologia proposta é aplicável e se os resultados são
próximos dos valores reais fornecidos pela concessionária de energia elétrica. Os
valores das faturas reais de energia podem ser verificados nos anexos 6 e 7.
Dados da empresa 1:
Tipo de consumidor: Industrial – A4 convencional.
Demanda contratada: 155 kW
Os primeiros dados a serem levantados durante a utilização do aplicativo são os
equipamentos que compõe os setores que se deseja acompanhar o consumo de forma
individual e o setor que vai ser acompanhado o consumo de forma coletiva (todas as
cargas medidas juntas). Deve-se ter uma amostra do consumo de energia de cada
equipamento já cadastrado no banco de dados de equipamentos. A amostra do consumo
de energia do equipamento pode ser obtida por medição de energia ou por estimativa.
Dependendo do equipamento a estimativa é uma opção segura para determinação da
amostra, por exemplo iluminação e outras cargas constantes.
A Tabela 8 apresenta o levantamento de cargas feito na empresa1 referente ao
faturamento 10/2003, na forma em que se encontravam os setores à época.
Setor Equipamento Quant. Observação
Costura 01 Acabamento (costureiras)
Revisão 01 Palanque
Luminária 2 x 110W 04 Amostra estimada
Luminária 1 x 40W 01 Amostra estimada
Acabamento
Luminária 2 x 40W 01 Amostra estimada
TABELA 8 – LEVANTAMENTO DE CARGA DA EMPRESA 1
79
Tear Jacard (Ribeiro) 16 Lançadeira
Tear Ruty 16 Lançadeira
Tear Pinça 12 Pinça
Luminária 2 x 110W 33 Amostra estimada
Luminária 1 x 40W 71 Amostra estimada
Tecelagem
Luminária 2 x 40W 06 Amostra estimada
Computadores 10 Amostra estimada Escritório Luminária 2 x 40W 06 Amostra estimada
Espularia 01 Medição do setor inteiro Espularia Luminária 2 x 110W 02 Amostra estimada
Manutenção 01 Medição do setor inteiro
Compressor de ar 01 Medição do funcionamento
Manutenção
Luminária 1 x 40W 10 Amostra estimada
Autoconner 01 Equipamento individual
Retorcedeira, Belcone e Murata 01 Os 3 equipamentos foram medidos
juntos
Retorção e
montagem dos
cones Luminária 2 x 40W 40 Amostra estimada
Urdideiras 01 2 equipamentos juntos
Luminária 2 x 110W 05 Amostra estimada Urdume
Luminária 2 x 40W 45 Amostra estimada
Os valores da simulação e da fatura de energia gerada entre os dias: 17/09/2003
e 20/10/2003 apresentaram os valores mostrados na Tabela 9.
Origem Demanda Medida (kW) Consumo (kWh)
Fatura CELESC 10/2003 160 74538
Simulação mesmo
período de apuração
144
77053
As informações da Tabela 9 indicam que a simulação ficou muito próxima da
fatura real e que os dados de amostragem têm consistência para representar o todo. O
desvio de aproximadamente 10% do valor da demanda faturada em relação ao simulado
é considerado aceitável, O desvio de consumo é de aproximadamente 3,4%, considerado
muito bom. Esta dificuldade de determinação na demanda com tanta precisão quanto se
consegue com o consumo está relacionada com a própria definição de demanda, a qual é
a maior média das potências solicitadas no intervalo de 15 minutos. Como amostra-se
TABELA 9 – FATURAMENTO CELESC 10/2003 X SIMULAÇÃO
80
24h e fatura-se um mês, qualquer diferença no uso consecutivo de equipamentos vai
certamente afastar o resultado da realidade.
Com a comprovação de que a simulação é bastante próxima dos valores reais da
concessionária, partiu-se para o estudo de substituição de equipamentos.
Simulou-se a substituição de 4 teares “Jacard (Ribeiro)” por 4 teares do tipo
“Pinça”, a parada da Autoconner e a mudança nas Urdideiras de “Varimot” para
conversor de frequência e o resultado foi o apresentado na tabela 10.
Origem Demanda Medida (kW) Cons umo (kWh)
Simulação com
mudanças sob o mesmo
período de apuração
129
71813
Comparando-se as Tabelas 9 e 10 verifica-se uma economia de energia elétrica.
A demanda caiu de 144kW para 129kW e o consumo de 77053 kWh para 71813 kWh
(valores simulados). Porém se a simulação fosse feita apenas para a substituição dos
quatro teares teria-se um incremento na fatura, pois os novos equipamentos produzem
uma maior quantidade de kilogramas de produto e consomem mais energia. É
importante que o operador do aplicativo esteja atento para essas situações, uma vez que
nem sempre será obtido redução nas grandezas elétricas, pois nesse caso, além de trocar
os equipamentos antigos por outros mais eficientes, o empresário optou por aumentar a
produção, o que acarreta maior consumo e demanda de energia. Proporcionalmente à
quantidade produzida, o novo consumo e demanda são menores para a nova situação.
A empresa efetuou as modificações em 2005, trocando os Teares, modificando
as Urdideiras e desligando a Autoconner. Na fatura de energia que compreendeu o
período entre: 17/06/2005 e 19/07/2005 obtiveram-se os registros dados na Tabela 11.
TABELA 10 – SIMULAÇÃO COM SUBSTITUIÇÕES DOS EQUIPAMENTOS
81
Origem Demanda Medida (kW) Consumo (kWh)
Fatura CELESC 07/2005 142 66092
Simulando novamente as
substituições para novo
período de apuração
129
69158
Vale ressaltar que já houve aumento da produção de felpudos neste período, a
qual foi de 56747 kg em 10/2003, para 58533 kg em 07/2005, mostrando que a
eficiência energética não ficou tão evidente devido a maior produção. Entretanto, a
demanda registra uma redução considerável, isto comparando-se as faturas reais e as
simulações. Na análise das faturas reais percebe-se uma redução de energia, mesmo
com o aumento da produção. Isto caracteriza a maior eficiência energética da indústria
considerada.
Para se verificar a conveniência em realizar o investimento na substituição de
algum equipamento é importante simular um equipamento por vez, para que a
contribuição de um não interfira numa eventual ineficiência de outro.
A abordagem econômica calculada apresentou uma economia mensal de R$
116,32, porém há possibilidade de que uma das amostras das Urdideiras seja atípica.
Mas como a empresa não tem mais os equipamentos antigos, ficou-se impossibilitado
de fazer uma nova leitura do equipamento com o “Varimot” para certificação desta
amostra.
Dados da empresa 2:
Tipo de consumidor: Industrial – A4 convencional.
Demanda contratada: 30 kW
A segunda empresa analisada, também é do ramo de felpudos texteis. É uma
empresa de menor porte que trabalha em 2 turnos diários. A tabela 12 apresenta o
levantamento de equipamentos da empresa no estágio em que atualmente se encontra.
TABELA 11 – FATURA X SIMULAÇÃO EM 2005 JÁ COM ALTERAÇÕES IMPLEMENTADAS.
82
Para as cargas levantadas acima e baseado nas amostras de cada uma destas,
obteve-se os dados elétricos apresentados na tabela 13.
Origem Demanda Medida (kW) Consumo (kWh)
Fatura CELESC 11/2006 31 8364
Simulando com
aplicativo para
comparação
28
8462
Novamente pode-se verificar que a simulação aproximou-se bastante dos dados
da fatura de energia elétrica e considera-se seguro simular alterações na carga visando
obteção de eficiência energética. Esta verificação comprova que o somatório individual
da contribuição de cada carga pode ser utilizado para previsão de fatura de energia
elétrica.
A simulação das faturas apresenta proximidade com os dados reais, garantido
que as substituições, se bem definidas, devem apresentar dados e resultados coerentes
após a implementação das modificações de equipamentos. Isso fornece dados confiáveis
para que o empresário possa decidir, com boa precisão, sobre o investimento a ser
efetuado.
TABELA 12 – LEVANTAMENTO DE CARGA DA EMPRESA 2
Setor Equipamento Quant. Observação
Tear Jacard (Ribeiro) 09 Lançadeira
Tear Ruty 11 Lançadeira
Luminária 2 x 40W 40 Amostra estimada
Tecelagem
Ventiladores 2 Amostra estimada
Espuladeiras 06 Amostra estimada Espularia Compressor 1CV 1 Amostra estimada
TABELA 13 – FATURA DE ENERGIA X SIMULAÇÃO
83
4.4. PROJEÇÃO DE RESULTADOS
Constatou-se que as duas empresas analisadas utilizam iluminação fluorescente
com reatores convencionais. A seguir será apresentada a simulação da troca de
iluminação de ambas as empresas por iluminação fluorescente mais eficiente, para que
se possa vislumbrar em quanto tempo o investimento se paga.
A substituição proposta de reatores convencionais e de lâmpadas fluorescentes é
apresentada na Tabela 14, onde se especifica os tipos de lâmpadas, reatores e preços dos
mesmos. Estas informações foram levantadas em empresas locais de fornecimento de
material elétrico, não inclusos encargos para instalação dos mesmos.
Equipamento a retirar Equipamento a instalar Preço sugerido
Reator Convencional 2 x 40W Reator Eletrônico 2 x 32W R$18,00
Lâmpada Fluorescente 40W Lâmpada Fluorescente 32W R$ 5,74
Reator Convencional 1 x 40W Reator Eletrônico 1 x 32W R$11,00
Reator Convencional 2 x 110W Reator Eletrônico 2 x 110W R$ 45,00
Aplicando a substituição proposta na empresa1, cujos resultados são
apresentados na Figura 26, percebe-se claramente que o relatório de abordagem
econômica indica um retorno de 9,36 meses para o investimento total de R$7.863,12.
Foi considerada uma taxa de remuneração de capital de 2% ao mês e que os materiais
antigos não foram vendidos. A economia projetada representa 4,15% do total da fatura
da empresa1.
Aplicando a substituição proposta na empresa2, percebe-se que o relatório de
abordagem econômica indica um retorno de 8,45 meses para o investimento total de
R$1.179,20. Foi considerada uma taxa de remuneração de capital de 2% ao mês e que
os materiais antigos não foram vendidos. A economia projetada representa 5,23% do
total da fatura da empresa2. Os resultados são apresentados na Figura 27.
TABELA 14 – EQUIPAMENTOS PARA SUBSTITUIÇÃO
84
Figura 26 – Abordagem econômica da susbtituição da iluminação empresa 1.
Figura 27 – Abordagem econômica da susbtituição da iluminação empresa 2.
Se a observação for feita somente pelo lado do consumo de energia, a redução
seria de 4,31% na empresa1 e 4,98% na empresa2. Estes dados indicam uma grande
lacuna para a obtenção de eficiência energética com iluminação no setor industrial.
De acordo com relatório da APIMEC (2006, p.12), A concessionária de energia
elétrica CELESC registrou 413 GWh como consumo médio mensal da indústria de
Santa Catarina no âmbito do atendimento da mesma. Considerando que 30% das
85
indústrias se encontrem em situação semelhante ao das empresas analisadas e, que se
obtém o mesmo nível de redução de consumo, ou seja, em torno de 4%, economizar-se
ia por ano 59 GWh.
De acordo com o Plano Docenal de Expansão da Energia Elétrica, do Ministério
de Mina e Energia (2006, p.286), o consumo de energia elétrica aproximado por
habitante por ano é da ordem de 2049 KWh. A redução proveniente da implementação
de iluminação eficiente em 30% das indústrias do Estado de Santa Catarina, daria para
abastecer uma cidade de 28000 habitantes por um ano. É fato que 4% de redução do
consumo previstos nesta projeção são empíricos, uma vez que dependendo do tipo de
indústria analisada, a relação do consumo total da empresa com o consumo de
iluminação muda bastante. Mas, também é fato de que se considerou que apenas 30%
das empresas implementariam a modificação. Ainda pode-se afirmar que dentro do
percentual de economia também não se levou em consideração a possibilidade de
implantação de iluminação natural em algumas empresas, o que aumentaria bastante a
economia.
86
4.5. CONCLUSÕES DO CAPÍTULO
O Aplicativo computacional desenvolvido para análise de eficiência energética é
um aplicativo facilitador das interpretações de dados. Ele agiliza o trabalho do
investigador por lacunas na eficiência energética das empresas. Pode ser usado em
empresas cujas cargas se comportem com uma repetibilidade de 24h.
As amostras de equipamentos ou grupos de equipamentos ou setores de uma
empresa são obtidas por algum analisador de energia e importadas pelo aplicativo sob a
forma de um arquivo do tipo CSV (comma separated value). Pode-se estimar a amostra
de um equipamento, porém esse procedimento exige conhecimento profundo da carga
envolvida e pode gerar desvios desnecessários. O arquivo é cadastrado e pode fazer
simulações para recompor a fatura de energia elétrica da empresa. Pode-se experimentar
alterações em equipamentos ou grupo de equipamentos para verificar a possibilidade de
obtenção de eficiência energética. O aplicativo efetua a análise financeira, fornecendo o
tempo de retorno do investimento ao considerar-se uma taxa de juros fixa.
Foram realizadas várias simulações de recomposição da fatura de energia,
resultando em dados bastante confiáveis. Os desvios na demanda ficaram inferiores a
10% e os desvios no consumo inferiores a 5%. Tais resultados são considerados
satisfatórios, pois se consegue com boa precisão estimar o consumo e a demanda em
períodos de 30 dias com amostras de 24h.
Foram feitas simulações de substituições de equipamentos que comprovam a
eficácia da metodologia proposta com indicações de redução de consumo, redução de
demanda e indicação do tempo de retorno do investimento.
Percebeu-se que numa substituição de equipamento o empresário pode optar por
também aumentar a produção. Este aspecto pode levar a interpretações equivocadas,
uma vez que quando se aumenta a produção, geralmente se aumenta o consumo de
energia. Nestas situações deve-se considerar os ganhos com o aumento de produção
e/ou produtividade.
87
5. CONCLUSÕES GERAIS
O aplicativo computacional desenvolvido neste trabalho representa um grande
facilitador de análises complexas para investigações que envolvam alterações na planta
da empresa e os conseqüentes resultados na fatura de energia. Obviamente que
considerou-se que estas alterações têm o intuito de conservar energia e trocar
equipamentos menos eficientes por outros mais eficientes energeticamente, porém pode-
se simular qualquer arranjo, desde que se tenha idéia da nova carga a ser somada com as
demais e dos horários e dias que esta funcionará. Enfim, pode-se prever os resultados de
infinitos tipos de arranjos de cargas ainda não implementados e planejar a melhor forma
de utilizar a energia elétrica.
Os relatórios apresentados geram uma fatura de energia elétrica simulada para
que se compare com uma fatura de energia real da empresa. E também, um relatório de
substituições para que se compare as duas faturas de energia, sem e com as
modificações propostas. Muitas idéias de relatórios poderiam ter sido implementadas,
porém optou-se por dados mais gerais, a partir dos quais o usuário pode chegar a outras
conclusões por si só.
A principal dificuldade deste trabalho foi estruturar todos os dados, alinhá- los e
repetí- los nos dias em que fossem considerados iguais, respeitando para cada
equipamento os cadastros de paradas previamente informados. Observou-se que para
manter-se fiel as informações de demanda, primeiro se precisava somar os
equipamentos que estavam funcionando no mesmo horário, formando uma curva de
carga geral. Se simplesmente fosse determinada uma demanda para cada equipamento,
tería-se uma demanda estimada muito maior que a realidade, sendo assim, a partir da
curva de carga geral, calcula-se demandas e consumos gerais, desta vez, muito mais
próximos e adequados a realidade.
As substituições de equipamentos podem levar a empresa a um aumento no
consumo de energia, mas isso pode não significar uma piora em termos de eficiência
energética. Há de se considerar se a produção foi alterada. Geralmente o empresário
opta por um investimento com dois objetivos: aumentar a produção e reduzir o consumo
de energia.
Todos os resultados estão fortemente ligados a fidelidade das amostras. Dessa
forma, é imprescindível que se tome muito cuidado na aquisição dos dados amostrais,
nas conexões do analisador de energia e nas disposições dos equipamentos durante o
88
processo de medição. Equipamentos que serão alvo de substituições devem ser
experimentados individualmente. Já equipamentos sem interesse em estudos podem ser
medidos em grupo.
As comparações de substituição de equipamentos foram feitas calculando duas
faturas de energia elétrica, uma simulação feita com amostras de consumo de energia
dos equipamentos originais da empresa e outra fatura simulada com a integralização dos
valores gerados pelo cadastro das substituições (fatura desejada com as alterações de
carga). Estas duas faturas de energia têm seus valores financeiros comparados na
análise financeira, onde pode-se saber o tempo de retorno do investimento de acordo
com a economia atingida mensalmente dividida pelo custo da implementação da
modificação. No aplicativo considerou-se o uso de uma taxa fixa de remuneração do
capital, tal taxa é regulada pelo usuário.
No capítulo 4.4 apresentou-se um exemplo de aplicação onde pôde-se perceber
que quando as amostras estiverem bem ajustadas, a fatura simulada deve ficar muito
próxima da fatura real, mas este é um cuidado particular que cada operador do sistema
deve ter.
É de fundamental importância a correta manutenção dos equipamentos, pois em
alguns casos isso pode influenciar no aumento do gasto com energia elétrica. Nem
sempre o equipamento mais barato é realmente mais barato quando se considera seu
funcionamento ao longo do tempo. É possível que este seja mais barato a vista e mais
caro no prazo, energeticamente falando.
O trabalho foi concentrado em análise de indústrias de pequeno e médio porte na
região de Brusque, SC. Percebe-se que há uma grande lacuna por eficiência energética
em iluminação e em aplicação de motores com velocidade variável. Ainda utiliza-se
variadores mecânicos de velocidade e iluminação fluorescente convencional de baixo
rendimento. Investimentos em iluminação eficiente tem rápido retorno financeiro, por
simulação constatou-se abaixo de 12 meses, o que é atrativo. Sugere-se trocar os antigos
reatores eletromagnéticos do sistema de iluminação por reatores eletrônicos e também
uma verificação da luminância dos postos de trabalho. A iluminação na indústria têxtil
apresenta uma característica interessante e diferente de outros ramos de indústria. Há a
necessidade de manter-se o ambiente úmido para que o processo de tecelagem não sofra
paradas constantes, pois o ar seco faz com que os fios rebentem com mais facilidade.
Por este motivo não se deve substituir telhas convencionais por telhas translúcidas nos
galpões (pelo menos nas áreas de tecelagem) e aproveitar a iluminação natural do dia.
89
Este procedimento é muito utilizado em outros segmentos industriais. Em alguns casos
pode-se diminuir a intensidade geral e iluminar o posto de trabalho de forma focada.
Também é comum a utilização de motores inadequados para diversas atividades,
recomenda-se que a potência do motor esteja bem ajustada ao trabalho do mesmo.
Finalmente através do aplicativo pode-se simular a mudança contratual para
verificação da melhor opção de compra de energia elétrica. Isto possibilita que a
empresa sempre compre energia da forma mais econômica possível.
90
6. RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Este trabalho pode ser aplicado a qualquer segmento industrial ou comercial, por
se basear em uma premissa básica, reconstituir-se-á o todo somando as partes. Se não se
deixar de fora nenhuma parte do sistema, deve-se conseguir compor uma fatura
simulada. Para que a simulação seja coerente a empresa deve possuir comportamento
típico para os equipamentos, caso contrário este aplicativo não é indicado.
Para futuros trabalhos pode-se implementar um módulo no programa para
estimar as cargas a partir de valores nominais, fatores de demanda e horário de
funcionamento do(s) equipamento(s) (amostras do sistema). Com isso o usuário não terá
necessariamente que medir uma situação na empresa, nem tampouco calcular em um
aplicativo separado e depois importar sua estimativa para a nova carga.
A análise dos diferentes setores ficou restrita a uma visualização mais criteriosa
dos dados gerados na fatura de energia simulada, sugere-se a exportação destes dados
para gráficos de “barras” ou “pizza” para melhor visualização da distribuição da
energia na empresa. Isso ajuda a dar mais importância em eficientizar este ou aquele
processo.
É interessante a criação posterior de um módulo do aplicativo que, a partir da
curva de carga da empresa, possa facilitar operações de simulação da programação de
paradas de alguns equipamentos do projeto em análise e as consequentes alterações
tanto na curva de carga quanto na fatura de energia elétrica.
91
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95
APÊNDICES
APÊNDICE A
Custos com energia elétrica:
Para a adoção de estratégias para a otimização do uso de energia elétrica faz-
se necessário o perfeito conhecimento da sistemática de tarifação. Pois, a legislação
brasileira permite às concessionárias calcular as faturas em função do: (a) consumo
(kWh) , (b) demanda (kW), (c) fator de potência e (d) diferentes tipos de tarifas.
Compreenda a seguir os custos das faturas de energia elétrica de acordo com
a Resolução 456 de 2000 da ANEEL.
Para a elaboração das faturas os consumidores finais (indústrias, residências,
propriedades rurais, comércio e outros), são classificados em dois Grupos conforme o
Quadro 1.
Quadro 1 - Grupos de Consumidores
Grupo A – Alta Tensão Grupo B – Baixa Tensão
A-1 - 230 kV ou mais;
A-2 - 88 a 138 kV;
A-3 - 69 kV;
A-3a - 30 a 44 kV;
A-4 - 2,3 a 13,8 kV; e
A.S. - 2,3 a 13,8 kV (Subterrâneo).
B-1 - Residencial;
B-1 - Residencial Baixa Renda;
B-2 - Rural;
B-3 - Não Residencial Nem Rural; e
B-4 - Iluminação Pública.
Fonte: COPEL
96
a) Consumo
Consumo refere-se ao registro do quanto de energia elétrica foi consumida
durante determinado período. No cálculo das faturas é considerado o período mensal e
este é expresso em kWh (quilo watts hora).
b) Demanda
Demanda corresponde ao consumo de energia dividido pelo tempo adotado
na verificação. Conforme legislação brasileira é determinado para fins de faturamento
que este período seja de 15 minutos. Assim, por exemplo, se determinada instalação
possui quatro motores de 30 kW (40 cv) que são acionados da seguinte maneira:
0 – 3 minutos – 2 motores Carga = 60 kW
3 – 10 minutos – 4 motores Carga = 120 kW
10 – 15 minutos – 1 motor Carga = 30 kW
Observa-se para este caso, que a demanda será:
)105(7815
min530min7120min360cvkW
kWkWkWD =
⋅+⋅+⋅=
No entanto, a demanda para o faturamento mensal será o maior entre os
seguintes valores:
Demanda registrada - corresponde ao maior valor de demanda medido em intervalos de
15 minutos durante período, em média considera-se um mês. Desta forma, dentre 3000
valores registrados, seleciona-se o maior.
Demanda contratada - cabe ao usuário, com base nas cargas instaladas e processo
produtivo, definir o valor de demanda necessário. Fator que será considerado pela
concessionária ao definir os equipamentos para atender a solicitação de serviço, como:
transformadores, dispositivos de proteção e/ou eventualmente até a subestação.
Demanda Percentual - considerando o período de 11 meses anteriores ao mês em
questão, seleciona-se a máxima demanda registrada e calcula-se 85% deste valor. O que
demonstra ser necessário a monitoração do valor da demanda. Pois, um alto valor pode
refletir nos valores das faturas dos 11 meses subseqüentes.
97
c) Fator de Potência
Geralmente em circuitos elétricos têm-se potências ativas e reativas. As
potências ativas referem-se ao somatório dos valores dispensados a realização de
trabalho como: aquecimento, resfriamento, iluminação e acionamento de equipamentos.
Enquanto as potências reativas são associadas a manutenção de campos elétricos, como
os que ocorrem nas espiras dos motores elétricos. Ao somar vetorialmente as potências
ativas e reativas tem-se a potência aparente.
Desta forma, define-se como fator de potência, a razão entre potência ativa e
potência aparente, e seu valor varia entre 0 e 1.
Conforme legislação brasileira, o fator de potência deverá ter como limite
mínimo o valor de 0,92. Caso ocorra valores menores o consumidor será penalizado. O
custo com faturamento reativo excedente é facilmente retornável, pelo baixo custo de
instalação dos capacitores necessários à correção do fator de potência. Normalmente
ainda são encontrados casos onde o consumidor não atuou na correção do fator de
potência apenas por desconhecimento, problema cultural para interpretação dos dados
técnicos apresentados na fatura de energia elétrica.
Sistema tarifário;
Segundo o CODI, em estudos realizados nos anos oitenta, foi constatado que
o perfil de comportamento do consumo ao longo do dia encontra-se vinculado aos
hábitos do consumidor e às características próprias do mercado de cada região. Foi
também caracterizado que o sistema elétrico brasileiro, em quase sua totalidade, possui
geração por meio de hidroelétricas. Portanto, o maior potencial de geração concentra-se
no período chuvoso.
Baseando-se nestas características originou-se, em 1982, a nova Estrutura
Tarifaria Horo-sazonal. Em que as tarifas tem valores diferenc iados segundo: horários
do dia e períodos do ano, conforme descrito abaixo:
Divisão do Dia
• Horário de Ponta - Corresponde ao intervalo de 3 horas consecutivas,
ajustado de comum acordo entre a concessionária e o cliente, situado no período
compreendido entre às 18h e 21h e durante o horário de verão das 19h às 22h.
• Horário Fora de Ponta - Corresponde às horas complementares ao horário
de ponta.
98
Divisão do Ano
• Período Seco - Compreende o intervalo situado entre os meses de maio a
novembro de cada ano (sete meses).
• Período Úmido - Compreende o intervalo situado entre os meses de
dezembro de um ano a abril do ano seguinte (cinco meses).
Considerando os parâmetros de tributação e a sistemática horo-sazonal, têm-
se as tarifas Convencional e Horo-sazonal. O cálculo das faturas no sistema
convencional considera apenas os parâmetros de tributação. Enquanto no sistema horo-
sazonal são considerados os parâmetros de tributação e as variações horo-sazonais
descritas acima. Sendo que na estrutura Horo-sazonal têm-se as tarifas: Azul e Verde.
A Tarifa Azul aplica-se às unidades consumidoras que possuem processo
produtivo contínuo e enquadram-se no Grupo A. A adoção desta é obrigatória aos
consumidores dos tipos A-1, A-2 e A-3 e opcional aos demais.
Enquanto, a Tarifa Verde aplica-se a consumidores com capacidade de
modulação do processo produtivo. Esta é opcional aos consumidores do Grupo A tipos
A-3a, A-4 e A-S.
Apresenta-se no Quadro 2 os ítens considerados nos cálculos das faturas ao
aplicar as tarifas Azul e Verde.
Quadro 2 - Ítens considerados nos cálculos de faturas de energia elétrica para
as tarifas Azul e Verde.
Tarifa Azul Tarifa Verde
Demanda na Ponta (DP)
Demanda Fora da Ponta (DFP)
Consumo na Ponta (CP)
Consumo Fora da Ponta (CFP)
Demanda (D)
Consumo na Ponta (CP)
Consumo Fora da Ponta (CFP)
99
Cálculo da fatura - Tarifa Convencional - Grupo B
O faturamento é obtido pelo produto do consumo medido pela respectiva
tarifa em vigor.
CTCFc ⋅=
Onde:
Fc - valor da fatura, R$
C - consumo de energia elétrica medido no mês, kWh
TC - Tarifa de consumo, R$/kWh
Cálculo da fatura - Tarifa Convencional - Grupo A
Somente aplicável de forma opcional aos consumidores dos tipos A-3a, A-4
e A-S. Tem-se:
CDFAT TCTDFt ⋅+⋅=
Onde:
Ft - valor da fatura, R$
DFAT - valor da demanda faturável, kW
TD - tarifa de demanda, R$/kW
C - consumo de energia elétrica medido no mês, kWh
TC - tarifa de consumo, R$/kW/h
Cálculo da Fatura - Tarifa Azul
CFPFPCPPDFPATFPDPFATP TCTCTDFTDFt ⋅+⋅+⋅+⋅=
Onde:
DFATP - demanda faturada no horário de ponta, kW
TDP - tarifa de demanda de ponta, R$/kW
DFATFP - demanda faturada no horário fora de ponta, kW
TDFP - tarifa de demanda fora de ponta, R$/kW
CP - consumo medido no mês - horário de ponta, kWh
TCP - tarifa de consumo no horário de ponta, R$/kWh
CFP - consumo medido no mês - horário fora de ponta, kWh
TCFP - tarifa de consumo no horário fora de ponta, R$/kWh
100
Cálculo da Fatura - Tarifa Verde
CFPFPCPPDFAT TCTCTDFt ⋅+⋅+⋅=
Onde:
DFAT - demanda faturada, kW
TD - tarifa de demanda, R$/kW
CP - consumo medido no mês - horário de ponta, kWh
TCP - tarifa de consumo no horário de ponta, R$/kWh
CFP - consumo medido no mês - horário fora de ponta, kWh
TCFP - tarifa de consumo no horário fora de ponta, R$/kWh
101
ANEXOS
ANEXO 1– TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC- SEM IMPOSTOS
102
ANEXO 2 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC- SEM IMPOSTOS
103
ANEXO 3 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC - SERVIÇOS
104
ANEXO 4 – TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA CELESC (PIS / COFINS)
105
ANEXO 5 – MODELO DE RELATÓRIO DE FATURA DE ENERGIA DO SISTEMA
106
ANEXO 6 – FATURA DE ENERGIA DA EMPRESA1
107
ANEXO 7 – FATURA DE ENERGIA DA EMPRESA2
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